Про новый российский 3D-литограф и еще 3 инновационных прибора от наших ученых
В 2022-2024 годах в Московском физико-техническом институте (национальный исследовательский университет) ведется разработка новых отечественных научных приборов: однолучевого оптического 3D-литографа с превышением дифракционного предела, рамановских спектрометров ИК-диапазона с длинами волн возбуждающего лазерного излучения 785 нм и 1064 нм, принтера плазмонных наноструктур и масс-спектрометрического комплекса высокого разрешения для анализа газовых смесей. Уже в 2024-2025 годах созданные образцы оборудования планируются к запуску в производство в нашей стране. Расскажем о новинках подробнее.
Оптический 3D-литограф основан на процессе фемтосекундной двухфотонной фотополимеризации, позволяющей создавать трехмерные структуры субмикронных размеров для различных областей науки и техники. Основная задача прибора состоит в высокоточном изготовлении 3D-объектов в микро- и наномасштабах для научного прототипирования и мелкосерийного производства. В частности, оптический 3D-литограф востребован для оптоэлектроники, микрооптики, микрофлюидики, биофотоники, микромеханики и др. Его потенциальными покупателями являются институты Российской академии наук, предприятия электронной промышленности, медицинские организации. Разработчики подчеркивают, что новый прибор соответствует мировым стандартам при меньшей конечной стоимости на отечественном рынке с полным техобслуживанием. Проект реализуется совместно с Институтом металлоорганической химии Российской академии наук (Нижний Новгород), химики которого разрабатывают уникальные полимерные светочувствительные материалы (фоторезисты), защищенные российскими патентами и являющиеся необходимым расходным материалом литографа.
Отечественные рамановские спектрометры инфракрасного диапазона (проект «Рам-ИК») являются универсальными инструментами для анализа и идентификации химического состава веществ любой природы: от биологических жидкостей до драгоценных камней. Благодаря своим уникальным характеристикам спектрометры будут востребованы в медицине, биологии, минералогии, криминалистике, промышленности, инфраструктуре безопасности. Эту разработку в МФТИ ведут совместно с Институтом физики твердого тела Российской академии наук (Черноголовка).
Принтер плазмонных наноструктур требуется для «формирования на поверхностях исследуемых объектов наноструктур из наночастиц металлов, обеспечивающих многократное усиление оптического отклика в устройствах оптоэлектроники, таких как фотоприемные матрицы, дисплеи, полупроводниковые источники света, и при измерениях химического состава объектов методами рамановской, флуоресцентной и фемтосекундной спектроскопии, и также для печати индуктивных и резистивных элементов с микронными нормами на различных подложках».
Разработчики также сообщают, что в МФТИ предложен и развивается новый подход в аэрозольной печати без использования чернил, базирующийся на применении в качестве источника наночастиц газоразрядного генератора аэрозолей. Наночастицы синтезируются непосредственно перед использованием в импульсно-периодическом газовом разряде в проточном газе между электродами из требуемого материала. Аэрозольный поток наночастиц фокусируется и доставляется на обрабатываемую поверхность, а частицы осаждаются в сухой форме без растворителя. Сильной стороной данного подхода является совмещение в едином устройстве четырех одновременно протекающих процессов: газоразрядного получения, лазерной модификации, печати и лазерного спекания наночастиц на подложке.
Масс-спектрометрический комплекс высокого разрешения является полностью российской разработкой и предназначен для исследования сложных газовых смесей и смесей летучих соединений. Его вместе с МФТИ создает Сколковский институт науки и технологий. Как объясняют авторы проекта, «в основе комплекса находится ионная ловушка типа Кингдона, которая представляет собой многоэлектродную электростатическую ловушку. Масс-спектрометры, использующие такие ловушки, относятся к приборам с преобразованием Фурье, что дает возможность получения данных высокого разрешения. Создаваемый прибор позволяет осуществлять в одном сканировании масс-спектрометрические исследования, которые будут предоставлять данные о точной массе и изотопном составе ионов, которые в нём исследуются». Эта разработка является уникальной как по конструкции, так и по величине ожидаемых аналитических характеристик – будут достигнуты наивысшие для приборов такого типа значений разрешающей способности.
Использованы материалы МФТИ
