За сверхчистыми – будущее
За сверхчистыми – будущее
Мгновенно разложить на составляющие нефть и кровь, одинаково филигранно разрезать металл и живой организм, отлично «видеть» без света. Это и многое другое умеют приборы, изготавливаемые на основе нижегородских ноу-хау – высокочистых веществ.
Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук был образован в 1988 году в Горьком на базе отдела веществ особой чистоты и летучих соединений металлов Института химии АН СССР по инициативе советского химика, академика АН СССР Григория Григорьевича Девятых. С самого начала своей истории в институте занимаются высокочистыми материалами для фотоники и микроэлектроники. Эти материалы крайне востребованы в гражданской и оборонной промышленности, и необходимость в них всё возрастает.
Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук был образован в 1988 году в Горьком на базе отдела веществ особой чистоты и летучих соединений металлов Института химии АН СССР по инициативе советского химика, академика АН СССР Григория Григорьевича Девятых. С самого начала своей истории в институте занимаются высокочистыми материалами для фотоники и микроэлектроники. Эти материалы крайне востребованы в гражданской и оборонной промышленности, и необходимость в них всё возрастает.
Вижу ясно в темноте
- О каких материалах идет речь? Прежде всего, это халькогенидные стекла разного состава и световоды на их основе, - рассказывает заместитель директора по научной работе института доктор химических наук Владимир Ширяев. – Благодаря своей прозрачности в средней инфракрасной области спектра они очень востребованы в различных системах, и объемы продаж в мире подобных стекол исчисляются миллиардами долларов.
Например, на основе этих стекол изготавливают линзы для использования в тепловизорах и системах ночного видения. Такие системы разрабатывались на основе наших стекол корейскими фирмами для дальнейшей их установки на автомобилях. В гражданской промышленности халькогенидные стекла используются в фотокамерах; активно внедряются в приборах ночного видения в последних моделях автомобилей. Сейчас нашими стеклами интересуется крупнейшая телекоммуникационная китайская компания для использования в смартфонах - в качестве опции для ночной съемки.
Кстати, отмечу, что сегодня в приборах ночного видения используется кристаллический германий - материал дорогой и непростой в изготовлении. В сравнении с ними халькогенидные линзы дешевле практически на порядок, по качеству же – неизмеримо выше.
Из сверхчистых стекол, применяя уникальные, не имеющие аналогов высокие технологии, мы получаем халькогенидные световоды, которые используются для передачи инфракрасного и лазерного излучения. Эта тема крайне актуальная во всем мире. Эти применения важны в таких областях как лазерная хирургия, лазерная обработка материалов и системы дистанционного аналитического контроля. Так, нами в рамках проекта с медицинским институтом был создан лазерный скальпель, позволяющий бескровно разрезать биологические ткани.
Световоды используются для создания компактных сенсорных устройств для анализа различных жидких и газообразных сред. Например, если чувствительный элемент сенсора поместить в машинное масло, в топливо, в газовую среду, в нефтяную скважину, можно определить качество состава вещества в режиме онлайн. И результат будет гораздо точнее, проще и дешевле в сравнении с оборудованием и методиками, применяемыми в настоящее время. С помощью таких сенсоров можно осуществлять анализ биоткани и компонентов крови. Даже рак можно определить на ранней стадии развития!
На основе сверхчистых стекол можно получать источники излучения среднего ИК-диапазона, то есть использовать их и как люминесцентные излучатели, и как лазерные. Тоже очень нужная в современном мире вещь! За рубежом очень активно работают в этом направлении, но материалы недостаточно высокой чистоты не дают нашим западным коллегам продвигаться в развитии.
- О каких материалах идет речь? Прежде всего, это халькогенидные стекла разного состава и световоды на их основе, - рассказывает заместитель директора по научной работе института доктор химических наук Владимир Ширяев. – Благодаря своей прозрачности в средней инфракрасной области спектра они очень востребованы в различных системах, и объемы продаж в мире подобных стекол исчисляются миллиардами долларов.
Например, на основе этих стекол изготавливают линзы для использования в тепловизорах и системах ночного видения. Такие системы разрабатывались на основе наших стекол корейскими фирмами для дальнейшей их установки на автомобилях. В гражданской промышленности халькогенидные стекла используются в фотокамерах; активно внедряются в приборах ночного видения в последних моделях автомобилей. Сейчас нашими стеклами интересуется крупнейшая телекоммуникационная китайская компания для использования в смартфонах - в качестве опции для ночной съемки.
Кстати, отмечу, что сегодня в приборах ночного видения используется кристаллический германий - материал дорогой и непростой в изготовлении. В сравнении с ними халькогенидные линзы дешевле практически на порядок, по качеству же – неизмеримо выше.
Из сверхчистых стекол, применяя уникальные, не имеющие аналогов высокие технологии, мы получаем халькогенидные световоды, которые используются для передачи инфракрасного и лазерного излучения. Эта тема крайне актуальная во всем мире. Эти применения важны в таких областях как лазерная хирургия, лазерная обработка материалов и системы дистанционного аналитического контроля. Так, нами в рамках проекта с медицинским институтом был создан лазерный скальпель, позволяющий бескровно разрезать биологические ткани.
Световоды используются для создания компактных сенсорных устройств для анализа различных жидких и газообразных сред. Например, если чувствительный элемент сенсора поместить в машинное масло, в топливо, в газовую среду, в нефтяную скважину, можно определить качество состава вещества в режиме онлайн. И результат будет гораздо точнее, проще и дешевле в сравнении с оборудованием и методиками, применяемыми в настоящее время. С помощью таких сенсоров можно осуществлять анализ биоткани и компонентов крови. Даже рак можно определить на ранней стадии развития!
На основе сверхчистых стекол можно получать источники излучения среднего ИК-диапазона, то есть использовать их и как люминесцентные излучатели, и как лазерные. Тоже очень нужная в современном мире вещь! За рубежом очень активно работают в этом направлении, но материалы недостаточно высокой чистоты не дают нашим западным коллегам продвигаться в развитии.
Стекла разные нужны
- Помимо халькогенидных стекол и световодов на их основе у нас разрабатываются также кварцевые стекла и световоды, - продолжает Владимир Семенович. - Вообще наш институт – один из первых в России, приступивший к разработке кварцевых световодов. Первая волоконно-оптическая линия, связавшая Нижний Новгород, тогда еще Горький, и Москву, была изготовлена у нас, из нашего материала. В настоящее время наш институт совместно с Научным центром волоконной оптики РАН работает над созданием высокомощных волоконных лазеров, в том числе специального назначения – изготавливаем стекла и световоды, легированные редкоземельными элементами и висмутом. Таким образом, практически весь ближний инфракрасный диапазон до двух микрометров мы покрываем кварцевыми световодами. Кроме того, разрабатываются радиационно-стойкие активные кварцевые световоды, применяющиеся, в частности, в авиации и кораблестроении: из них изготавливаются гироскопы.
Или вот сульфид и селенид цинка. Это поликристаллические материалы, прозрачные в широкой области длин волн, от 0,5 до 22 мкм, обладающие повышенной прочностью и другими ценными свойствами. Из них изготавливаются окна прозрачности для различных специальных применений, а также, при их легировании железом или хромом, лазеры диапазона 2-5 мкм.
Еще производим оксидную керамику. Она интересна тем, что способна выдерживать высокие температуры, до тысячи градусов, и используется для изготовления окон в различных летательных аппаратах.
- Сейчас мы находимся на очень хорошей позиции, - подводит итог ученый. - В России в настоящее время практически никто не занимается массовым производством перечисленных уникальных материалов. Скажу больше: наши наработки, не имеющие мировых аналогов, при производственном масштабировании могут дать весомый вклад в экономику страны. Заказы у нас есть, и немало, мы работаем с ведущими исследовательскими институтами и корпорациями. Однако чтобы реализовать эти заказы, необходимо дополнительное финансирование. Сейчас наши объемы готовой продукции относительно скромные – мы ведь занимаемся научными разработками, а в лабораторных условиях массовое производство материалов невозможно. Нам периодически поступают предложения создать на базе нашего института опытный участок, где производились бы сверхчистые стекла в большом количестве. Для этого требуется обновить помещение, организовать там опытное производство, закупить необходимое оборудование, набрать дополнительный штат специалистов… Так что мы внимательно рассматриваем каждое предложение инвесторов.
- Помимо халькогенидных стекол и световодов на их основе у нас разрабатываются также кварцевые стекла и световоды, - продолжает Владимир Семенович. - Вообще наш институт – один из первых в России, приступивший к разработке кварцевых световодов. Первая волоконно-оптическая линия, связавшая Нижний Новгород, тогда еще Горький, и Москву, была изготовлена у нас, из нашего материала. В настоящее время наш институт совместно с Научным центром волоконной оптики РАН работает над созданием высокомощных волоконных лазеров, в том числе специального назначения – изготавливаем стекла и световоды, легированные редкоземельными элементами и висмутом. Таким образом, практически весь ближний инфракрасный диапазон до двух микрометров мы покрываем кварцевыми световодами. Кроме того, разрабатываются радиационно-стойкие активные кварцевые световоды, применяющиеся, в частности, в авиации и кораблестроении: из них изготавливаются гироскопы.
Или вот сульфид и селенид цинка. Это поликристаллические материалы, прозрачные в широкой области длин волн, от 0,5 до 22 мкм, обладающие повышенной прочностью и другими ценными свойствами. Из них изготавливаются окна прозрачности для различных специальных применений, а также, при их легировании железом или хромом, лазеры диапазона 2-5 мкм.
Еще производим оксидную керамику. Она интересна тем, что способна выдерживать высокие температуры, до тысячи градусов, и используется для изготовления окон в различных летательных аппаратах.
- Сейчас мы находимся на очень хорошей позиции, - подводит итог ученый. - В России в настоящее время практически никто не занимается массовым производством перечисленных уникальных материалов. Скажу больше: наши наработки, не имеющие мировых аналогов, при производственном масштабировании могут дать весомый вклад в экономику страны. Заказы у нас есть, и немало, мы работаем с ведущими исследовательскими институтами и корпорациями. Однако чтобы реализовать эти заказы, необходимо дополнительное финансирование. Сейчас наши объемы готовой продукции относительно скромные – мы ведь занимаемся научными разработками, а в лабораторных условиях массовое производство материалов невозможно. Нам периодически поступают предложения создать на базе нашего института опытный участок, где производились бы сверхчистые стекла в большом количестве. Для этого требуется обновить помещение, организовать там опытное производство, закупить необходимое оборудование, набрать дополнительный штат специалистов… Так что мы внимательно рассматриваем каждое предложение инвесторов.