Проект ЭП-2401

науко-ориентированный

Разработка технологии управления движением микро- и нанообъектов фотоиндуцированными электрическими полями, формирующимися в сегнетоэлектрических кристаллах, в частности, в кристаллах ниобата лития, при перераспределении зарядов по ловушечным и донорным центрам, вследствие фотовольтаического эффекта при неоднородной засветке лазерным излучением.

1) Разработка математической модели процессов, приводящих к формированию поля пространственного заряда в кристалле и над ним.
2) Разработка методики высокотемпературного легирования медью кристаллов ниобата лития для получения подложек с заданными параметрами.
3) Разработка методики экспериментов по захвату и агрегированию микро- и наночастиц.
4) Создание технологической карты для реализации метода фотовольтаического пинцета.

ТУСУР, кафедра ЭП, Научно-образовательный центр «Нелинейная оптика, нанофотоника и лазерные технологии»

500000р.

Работа выполняется при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках программы «Приоритет 2030» и в рамках Госзадания на 2023-2025 годы (FEWM-2023-0012)

Актуальность исседоваетльской работы связана, в первую очередь, с возможностью реализации фотовольтаических пинцетов, на базе кристаллов ниобата лития, которые, в свою очередь, могут найти применение в различных областях – от фотоники и нанотехнологий до биологии и медицины. В частности, несмотря на большое количество экспериментальных работ, демонстрирующих возможности фотовольтаических пинцетов, теоретическое описание физических процессов формирования фотоиндуцированных полей пространственного заряда возникающих в кристаллах ниобата лития, обеспечивающих приповерхностные силы для манипулирования частицами, остается актуальной задачей. Кроме этого, исследования свойств ниобата лития при легировании (сведения о которых к настоящему моменту неполны или противоречивы), а также развитие и совершенствование экспериментальных методов и подходов, могут быть очень перспективны для решения задачи большой практической значимости - повышение эффективности управления физическими характеристиками этого уникального кристалла.

Новизна заключается в: 1) математическом моделировании процесса формирования фотоиндуцированных электрических полей для подложек (кристаллы ниобата лития) с заданными параметрами; 2) отработке технологии легирования для получения подложек (кристаллов) с заданными свойствами; 3) экспериментах по агрегированию частиц различной природы (диэлектрические сферы, бактерии, биомолекулы и металлические частицы, микро- и нано размеров).

1) Реализация "фотовольтаического пинцета"
2) выполнение НИОКР с дальнейшей продажей прав на использование РИД.

На основании полученных результатов станет возможным реализация прототипа фотовольтаического пинцета. Функционал конечного продукта подразумевает захват, структурирование, разделение микро- и наночастиц. Данная технология может быть коммерциализирована продажей неисключительных прав на использование РИД-а (ПрЭВМ) для моделирования электрических полей сформированных на поверхности подложки в зависимости от её параметров. Продажей услуг по проектированию и прототипированию продуктов (фотовольтаических пинцетов для различных задач).

2025-2026г.

Сферы потребления:
1. Биология и медицина: микроаналитические устройства (системы lab-on-a-chip и m-TAS).
2. Сенсорные устройства: фотовольтаические поля, ответственные за эффекты улавливания объектов, могут использоваться в качестве датчика заряда для захваченных частиц.
3. Фотоника и интегральная оптика: изготовление масок и дифракционных оптических элементов, которые можно реконфигурировать, таких как голографические решетки, линзы Френеля и брэгговские отражатели.