ИСТИНА

В течение последнего десятилетия обнаружен и интенсивно исследуется процесс образования в объеме кварцевого стекла нанорешеток - анизотропных периодических структур с периодом колебания плотности в десятки нанометров, возникающих в микроразмерных областях под действием линейно поляризованного фемтосекундного лазерного пучка с определенными энергетическими характеристиками, причем ориентация нанорешетки определяется поляризацией пучка. Такие нанорешетки обладают двулучепреломлением, степень и ориентация которого могут быть заданы лазерным пучком. Это открывает возможности для развития ряда перспективных приложений, таких как конверторы поляризации с переменными параметрами двулучепреломления по профилю пучка, «пятимерная» оптическая память с исключительно высокой термостабильностью и неограниченной долговечностью, методы создания канальных структур для задач микрофлюидики. До недавнего времени подобные анизотропные нанорешетки были получены и исследовались только в кварцевом стекле. В течение последних двух лет появились первые работы о возможности записи нанорешеток в некоторых промышленных многокомпонентных стеклах, однако механизм их формирования до настоящего времени не ясен, как не вполне он ясен и для кварцевого стекла. В данной работе впервые будут изучены процессы формирования фемтосекундным пучком нанорешеток в многокомпонентных стеклах с существенно различной степенью связности стеклообразующего каркаса, сопоставлены структурные особенности нанорешеток и прилегающих к ним областей для стекол разных составов и обозначены принципы создания стеклообразных сред для эффективного формирования нанорешеток. В проекте также будут исследованы возможности записи и перезаписи фемтосекундным пучком анизотропных микрообластей в стеклах, наноструктурированных сегнетоэлектрическими или люминесцирующими кристаллами.

В результате выполнения проекта будут: - исследованы возможности создания фемтосекундным пучком двулучепреломляющих микрообластей в многокомпонентных оксидных стеклах различных составов для перспективного применения в качестве эффективной среды-носителя данных в системах пятимерной оптической памяти; - разработаны методики синтеза оптически однородных стекол одного или нескольких наиболее результативных составов; - впервые будет изучена возможность управляемого формирования фемтосекундным пучком нанокристаллов с заданными параметрами (размеры, ориентация); - изучена возможность создания перезаписываемой оптической памяти на люминесцирующих и сегнетоэлектрических нанокристаллах в матрице стекла. - получены данные о механизмах возникновения нанорешеток в стеклах, отличных от кварцевого, и о связи химического состава и структуры стекла с возможностью и условиями формирования в нем нанорешеток. На основе полученных результатов будут сформулированы принципы разработки новых стекол, перспективных для повышения эффективности сверхплотной оптической памяти с записью данных фемтосекундным пучком. В процессе выполнения проекта будет подготовлено и опубликовано не менее 7 статей в ведущих российских («Стекло и керамика», «Физика и химия стекла») и зарубежных научных журналах с высоким импакт-фактором (J. Non-Crystalline Solids, Optical Materials, Materials Chemistry and Physics, Materials Letters, и др.), представлены доклады на российских и международных научных конференциях (не менее 5), подготовлены кандидатская и докторская диссертации.

В РХТУ им. Д.И. Менделеева в течение длительного времени ведутся исследования кристаллизации полярных, в том числе и сегнетоэлектрических фаз в стеклах различных систем, позволяющих создавать прозрачные материалы с высокой квадратичной оптической нелинейностью, текстуры с высоким пироэффектом и другие функциональные материалы на основе стекла.С 2008 года российской стороной ведутся исследования кристаллизации стекол лазерным пучком с выделением сегнетоэлектрических фаз. Еще одним направлением в деятельности российской группы в последние пять лет стало изучении процессов нанокристаллизации допированных оксидом никеля стекол системы Li2O-Na2O-Ga2O3-SiO2-GeO2, вызывающей появление широкополосной люминесценции в ближней ИК области спектра. Именно в стеклах этой системы российской стороне в 2012-2013 году удалось сформировать в образце однородного стекла лазерным пучком волноводы с люминесцирующими нанокристаллами, которые вызывают изменение цвета и спектра поглощения стекла за счет миграции в них ионов никеля, но не рассеивают свет и не ухудшают прозрачность стекла 2012-2014 годах российской стороной, в том числе при поддержке РФФИ (гранты №12-03-31490, №14-03-00931) развернут ряд исследований по локальному модифицированию стекол фемтосекундным пучком.

Изучены процессы формирования фемтосекундным пучком нанорешеток в многокомпонентных стеклах с существенно различной степенью связности стеклообразующего каркаса, сопоставлены структурные особенности нанорешеток и прилегающих к ним областей для стекол разных составов и обозначены принципы создания стеклообразных сред для эффективного формирования нанорешеток.