Стратегии разработки концепции и архитектуры генома углеродных наноструктур для ионно-плазменного выращивания перспективных нано-структурированных функциональных углеродных метаматериалов с программируемыми свойствами

← Мероприятия

Семинар | Онлайн
Стратегии разработки концепции и архитектуры генома углеродных наноструктур для  ионно-плазменного выращивания перспективных нано-структурированных функциональных  углеродных метаматериалов с программируемыми свойствами

Дедеркой, Туапсинский район
18 февраля 2021
14:00 — 16:30
19 февраля 2021
14:00 — 16:30

Мероприятие уже прошло

Участники
part
Лукин Александр Николаевич


C 18 по 19 февраля 2021 года в Гостевом Доме ученых "Эдем" будет проведен Российско-Турецкий научный онлайн-семинар на тему: "Стратегии разработки концепции и архитектуры генома углеродных наноструктур для ионно-плазменного выращивания перспективных нано-структурированных функциональных углеродных метаматериалов с программируемыми свойствами". В мероприятии примут участие ученые из следующих научных организаций Турции: - Department of Physics, Bilkent University, Cankaya, Ankara; - Computational Nanoscience and Materials Research Group, Department of Physics, Bilkent University, Cankaya, Ankara; - Advanced Research Laboratories (ARL), Department of Physics, Bilkent University, Cankaya, Ankara. Для углеродных нано-структурированных метаматериалов разнообразие свойств определяется разнообразием структурных модификаций при неизменном химическом составе. Широкий диапазон свойств углеродных материалов определяется возможностью нахождения в различных гибридизированных состояниях атомов углерода в разных соединениях. В основу схемы классификации углеродных аллотропов положена гибридизация углеродных атомов. Феномен существования аллотропной формы углерода с sp-гибридизацией атомов, названной карбином и открытой в Институте элементоорганических соединений (ИНЭОС) РАН, с приоритетом от 4 ноября 1960 года, в связи с сочетанием уникальных структурных и физико-химических свойств, продолжает привлекать пристальное внимание исследователей во всем Мире. Линейные цепочки присутствуют в парах углерода при температуре выше 5000 К, так же, как и в молекулярных облаках холодных звезд. Астрономы обнаружили признаки присутствия карбина в облаках межзвездной пыли и в материале некоторых метеоритов. Карбин и карбино-подобные наноструктуры – удивительные технологические материалы. Гибкостью карбина можно управлять, присоединив к концу углеродной цепочки определенную химическую группу. Однако, выращивание макроскопических кристаллов карбина сдерживается нестабильностью и высокой химической активностью этой аллотропной формы углерода. Сравнительно недавно был найден способ компенсации упомянутых недостатков путем использования технологии ионно-плазменного выращивания устойчивых карбино-подобных наноструктур в составе многополостных нано-матриц. Такие нано-размерные углеродные структуры получили наименование - двумерно-упорядоченный линейно-цепочечный углерод (ДУ ЛЦУ), представляющий собой двумерно-упакованный гексагональный массив углеродных цепочек, удерживаемых силами Ван дер Ваальса на расстоянии порядка 5 ангстрем. Большие перспективы, в частности, открываются для ДУ ЛЦУ, представляющего собой квантовые «нити» углерода. Каждая квантовая «нить» имеет особые свойства, а таких «нитей» – миллионы. Технология выращивания этого уникального углеродного материала проста: он самоорганизуется в вакууме. Метод ионно-стимулированного осаждения углеродных нано-матриц, основанный на неупругом взаимодействии ионов с поверхностью растущей углеродной нано-матрицы был впервые разработан научной группой из МГУ. В результате такого взаимодействия на поверхности нано-матрицы образуются возбужденные состояния атомов углерода, приводящие к росту метастабильных форм углерода. В частности, при облучении нано-матрицы медленными ионами аргона в определенных энергетических интервалах на поверхности подложки формируются ориентированные цепочки sp-гибридизированных атомов углерода. Для возможности практического использования карбино-подобных наноструктур ключевое значение имеет возможность обеспечения высокой стабильности этого наноматериала. Согласно многочисленным прогнозам, подобная аллотропная форма углерода имеет выдающиеся физико-химические и структурные характеристики. В частности, механическая прочность нано-матрицы ДУ ЛЦУ значительно превышает прочность алмаза. Благодаря особенностям структуры нано-матрицы ДУ ЛЦУ, в нее возможно поместить кластеры атомов различных химических элементов. При интеркалировании нано-матрицы ДУ ЛЦУ кластерами атомов различных химических элементов, как в процессе выращивания, так и последующей плазменной функционализации и модификации, можно получать наноразмерные метаматериалы, обладающие программируемым набором новых электрофизических, оптических, структурных, топографических и химических характеристик. Для создания перспективных нано-структурированных функциональных углеродных метаматериалов с программируемыми свойствами нами предлагается новая Концепция генома углеродных наноструктур. Идея разработки этой Концепции связана с реализацией Концепции «Геном Материалов», инициированной в США с 2011 года в рамках инициативы «Materials genome initiative», (MGI). Формирование концепции MGI стало возможным благодаря успехам в области информационных технологий, а именно снижению стоимости передачи и хранения информации, повышению скорости передачи и обработки информации. С 2015 года, инициативной группой ученых из Канады и США начата разработка концепции "Геном Наноматериалов" - "Nanomaterials Genome Initiative" (NMGI). Целью этой инициативы стала реализация возможностей для ускоренной разработки и внедрения перспективных наноматериалов. Геном наноматериалов основан на универсальной Периодической таблице наноматериалов и пополняемой Мегабиблиотеке данных наноматериалов. В РФ реализуется несколько направлений, для которых применение методов и подходов MGI было бы полезно: «Новые материалы» и «BigData» (реализуются Агентством Стратегических Инициатив), «Аддитивные технологии» (Фонд перспективных исследований). Предлагаемая нами новая стратегия создания Архитектуры Генома углеродных наноструктур принципиально отличается от подходов, ранее использовавшихся в ряде зарубежных исследовательских организаций. В соответствии с предлагаемой нами Концепцией, для каждого конкретного углеродного нано-структурированного метаматериала существует определенный набор универсальных взаимосвязей, таких как: «Режимы выращивания - Структура - Свойства», который позволяет однозначно предсказывать основные характеристики проектируемых наноструктур и технологические режимы, необходимые для их прогнозируемого ионно-плазменного выращивания. В предлагаемой Концепции к рассмотрению принимаются фундаментальные универсальные закономерности, устанавливающие взаимосвязи между параметрами процесса ионно-плазменного выращивания углеродных наноструктур и структурными и физико-химическими свойствами получаемых новых нано-структурированных метаматериалов. Указанные универсальные взаимосвязи включаются в состав Карты генома углеродных наноструктур в виде набора многофакторных вычислительных моделей решения прямых и обратных задач и моделей виртуальных экспериментов. Создание многофакторных вычислительных моделей, прежде всего, необходимо для выявления и отслеживания универсальных взаимосвязей, позволяющих однозначно предсказывать основные характеристики проектируемых наноструктур и технологические режимы, необходимые для их прогнозируемого ионно-плазменного выращивания и которые необходимо включить в Карту генома углеродных наноструктур. Разрабатываемая Карта Генома углеродных наноструктур, откроет новые возможности для быстрой и эффективной аттестации структурных и физико-химических свойств выращиваемых нано-структурированных метаматериалов. Нами предложено несколько вариантов модернизации технологической схемы выращивания перспективных углеродных нано-структурированных метаматериалов, предусматривающих программирование процесса самоорганизации углеродной плазмы. Использование предложенных схем модернизации технологической схемы позволит задействовать принципиально-новые взаимосвязи в процессах ионно-плазменного выращивания и самоорганизации матриц углеродных наноматериалов и, соответственно, существенно расширить возможности оперативного программирования свойств этих перспективны наноматериалов. Разработаны интерактивный способ и соответствующая технология ионно-плазменного выращивания перспективных углеродных нано-структурированных метаматериалов с программируемыми свойствами. Предлагаемая нами интерактивная технология ионно-плазменного выращивания углеродных наноструктур, основана на использовании Карты генома и пополняемого Хранилища Данных углеродных нано-структурированных метаматериалов. Использование предлагаемой нами технологии "обратной связи", наряду с концепцией генома углеродных наноструктур, позволяет оперативно корректировать и уточнять режимы ионно-плазменного выращивания на основе сопоставления получаемых и требуемых результатов выращивания. Эта технология открывает беспрецедентные возможности для программирования пространственной структуры выращиваемого углеродного нано-структурированного метаматериала. Предлагаемые нами подход и технологии позволяют осуществлять управляемое интеркалирование выращиваемой нано-матрицы ДУ ЛЦУ кластерами атомов различных химических элементов, как непосредственно в процессе выращивания, так и при последующей плазменной функционализации и модификации. В результате, появляется возможность получать наноразмерные метаматериалы, обладающие программируемым набором новых электрофизических, оптических, структурных, топографических и химических характеристик. Данное исследование выполняется при финансовой поддержке РФФИ и ТУБИТАК в рамках научного проекта № 20-58-46014. Более подробно ознакомиться с содержанием проекта можно по ссылке: http://www.wcrc.ru/Russian-Turkish-JRP.html

Область знаний:

Физика и астрономия Химия и нанотехнологии

Целевая аудитория:

специалисты

Ссылка на страницу мероприятия

http://www.wcrc.ru/Russian-Turkish-JRP.html

Дополнительная информация:

352814, Краснодарский Край, Туапсинский район, Дедеркой, ул. Черешневая, 28, Тел.: +7(918)455-53-38

Телефон для справок в дни Фестиваля:

+7(918)308-09-16

Ведущий:

Лукин Александр Николаевич - Исполнительный Директор
Все мероприятия этой организации
загрузка карты...