eng
Выпуск #2/2020
И.А.Родионов
НОЦ ФМН запатентовал технологии создания плазмонных нанолазеров с уникальными характеристиками
НОЦ ФМН запатентовал технологии создания плазмонных нанолазеров с уникальными характеристиками
Просмотры: 2072
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.2.158.159
В НОЦ Функциональные микро/наносистемы МГТУ им. Н.Э.Баумана и ФГУП "ВНИИА им. Н.Л.Духова" получены патенты на многоэтапную технологию изготовления плазмонных лазеров (спазеров) и биосенсоров. Новый метод – прорывное решение в плазмонике, позволяющее создать спазер с рекордными спектральными характеристиками и биосенсор рекордной чувствительности.
В НОЦ Функциональные микро/наносистемы МГТУ им. Н.Э.Баумана и ФГУП "ВНИИА им. Н.Л.Духова" получены патенты на многоэтапную технологию изготовления плазмонных лазеров (спазеров) и биосенсоров. Новый метод – прорывное решение в плазмонике, позволяющее создать спазер с рекордными спектральными характеристиками и биосенсор рекордной чувствительности.
НОЦ ФМН запатентовал технологии создания плазмонных нанолазеров с уникальными характеристиками
Technologies for creating plasmon nanolasers with unique characteristics
are patented at the FMN Laboratory
И.А.Родионов, директор НОЦ Функциональные микро/наносистемы
I.A.Rodionov, Director of FMN Laboratory
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.2.158.159
Получено: 10.03.2020 г.
Команда инженеров и ученых НОЦ Функциональные микро/наносистемы МГТУ им. Н.Э.Баумана и ФГУП "ВНИИА им. Н.Л.Духова" получила патенты на многоэтапную технологию изготовления плазмонных лазеров (спазеров) и сенсоров с уникальными характеристиками. Новый метод стал прорывным решением в области плазмоники и позволил, в частности, создать плазмонный нанолазер (спазер) с рекордными спектральными характеристиками и биологический сенсор с рекордной чувствительностью 3 ppt.
Team of Engineers and Scientists REC Functional Micro / Nanosystems of Bauman Moscow state technical university and Dukhov Automatics Research Institute (VNIIA) received patents for a multi-stage technology for manufacturing plasmon lasers (spazers) and sensors with unique characteristics. The new method was a breakthrough solution in the field of plasmonics and allowed, in particular, the creation of a plasmon nanolaser (spaser) with record spectral characteristics and a biological sensor with a record sensitivity of 3 ppt.
Полученные российские патенты:
Спектральные характеристики плазмонных лазеров и, соответственно, чувствительность сенсоров на их основе критически зависят от потерь в плазмонных материалах и рассеяния сигналов на несовершенствах формируемых из них наноструктур (резонаторов). По уровню потерь в материале серебро и золото не имеют аналогов в плазмонике – мировая борьба здесь ведется за качество кристаллической структуры и совершенство поверхности тонких пленок, создаваемых из этих металлов. Уровень совершенства резонаторов в основном определяется точностью изготовления плазмонных наноструктур, а также отсутствием загрязнений – даже атомарных – по итогам постпроцессинга. Каждый технологический процесс должен быть реализован таким образом, чтобы на финише получился идеальный прибор. Серия патентов НОЦ ФМН закрепляет ноу-хау команды на весь цикл операций создания плазмонных устройств с уникальными характеристиками.
Разработанная технология вывела на качественно новый уровень методы осаждения, литографии и плазмохимического травления благородных металлов – золота и серебра. Именно эти материалы являются ключевыми для применений в области плазмоники, хотя обладают большим количеством технологических ограничений и особенно капризны с точки зрения нанофабрикации. Способ, предложенный НОЦ ФМН, позволяет обойти эти сложности, вызванные физическими свойствами материалов.
Получены патенты на каждый этап реализации технологии: физическое осаждение ультратонких пленок металлов из газовой фазы, изготовление массивов субмикронных отверстий в тонких пленках, плазмохимическое травление субмикронных металлических структур.
Запатентованная технология найдет применение в области создания низкопороговых нанолазеров – источников когерентного излучения субмикронных размеров, выступающих ключевым элементом оптических систем межпроцессорной связи на чипе и высокопроизводительных вычислительных систем. Помимо этого, она открывает качественно иные возможности в области эко- и биосенсорики.
В частности, изготовленный с использованием разработанной технологии биосенсор позволяет определять вещества предельно малых концентраций (для флуоресцирующих молекул до 20 пикограмм на миллилитр или 3 ppt (parts per trillion – 3 молекулы на триллион частиц раствора). Он может быть использован в лаборатории на чипе – персонифицированном приборе, фиксирующем изменение веществ, содержащихся в крови – а также в системах безопасности аэропортов, торговых центров и других общественных местах.
"Разработанные нашей командой технологии уникальны, однако гораздо важнее полученный опыт, который мы используем сегодня не только в области плазмоники, где совместно с нашими партнерами уже продемонстрировали ряд мировых достижений, но и в работе с некоторыми другими "чувствительными" материалами. Речь идет в том числе о разработках алюминиевой, нитрид-титановой или ниобиевой технологий при изготовлении квантовой элементной базы на сверхпроводниках. Вкупе с непревзойденными характеристиками устройств, наши методы обеспечивают максимально высокую добротность, воспроизводимость и минимизацию привносимых дефектов", – отмечает Илья Родионов, директор НОЦ Функциональные микро/наносистемы.
НОЦ ФМН – совместный исследовательский центр МГТУ им. Н.Э.Баумана и ФГУП "ВНИИА им. Н.Л.Духова", обеспечивающий реализацию передовых практических исследований в области элементной базы на новых физических принципах, квантовых технологий, нанофотоники и оптики, биоаналитических платформ типа "лаборатория на чипе", МЭМС/МОЭМС и тонкопленочных технологий. Исследования выполняются с использованием комплексов оборудования ведущих мировых производителей, объединенных в единый технологический кластер.
МГТУ им. Н.Э.Баумана – один из крупнейших государственных технических университетов и научных центров России и Европы. Обучение в МГТУ им. Н.Э.Баумана ведется на 19 факультетах дневного отделения. Открыты два филиала МГТУ в Калуге и Мытищах, а также техникум. Основными структурными подразделениями университета являются научно-учебные комплексы, имеющие в своем составе факультет и научно-исследовательский институт. ФГУП "ВНИИА им. Н.Л.Духова" – созданное в 1954 году, одна из ведущих научно-исследовательских организаций Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом". ■
Technologies for creating plasmon nanolasers with unique characteristics
are patented at the FMN Laboratory
И.А.Родионов, директор НОЦ Функциональные микро/наносистемы
I.A.Rodionov, Director of FMN Laboratory
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.2.158.159
Получено: 10.03.2020 г.
Команда инженеров и ученых НОЦ Функциональные микро/наносистемы МГТУ им. Н.Э.Баумана и ФГУП "ВНИИА им. Н.Л.Духова" получила патенты на многоэтапную технологию изготовления плазмонных лазеров (спазеров) и сенсоров с уникальными характеристиками. Новый метод стал прорывным решением в области плазмоники и позволил, в частности, создать плазмонный нанолазер (спазер) с рекордными спектральными характеристиками и биологический сенсор с рекордной чувствительностью 3 ppt.
Team of Engineers and Scientists REC Functional Micro / Nanosystems of Bauman Moscow state technical university and Dukhov Automatics Research Institute (VNIIA) received patents for a multi-stage technology for manufacturing plasmon lasers (spazers) and sensors with unique characteristics. The new method was a breakthrough solution in the field of plasmonics and allowed, in particular, the creation of a plasmon nanolaser (spaser) with record spectral characteristics and a biological sensor with a record sensitivity of 3 ppt.
Полученные российские патенты:
- Способ физического осаждения тонких пленок металлов из газовой фазы № 2697313;
- Способ изготовления массивов регулярных субмикронных металлических структур на оптически прозрачных подложках № 2706265;
- Способ изготовления массивов регулярных субмикронных отверстий в тонких металлических пленках на подложках № 2703773.
Спектральные характеристики плазмонных лазеров и, соответственно, чувствительность сенсоров на их основе критически зависят от потерь в плазмонных материалах и рассеяния сигналов на несовершенствах формируемых из них наноструктур (резонаторов). По уровню потерь в материале серебро и золото не имеют аналогов в плазмонике – мировая борьба здесь ведется за качество кристаллической структуры и совершенство поверхности тонких пленок, создаваемых из этих металлов. Уровень совершенства резонаторов в основном определяется точностью изготовления плазмонных наноструктур, а также отсутствием загрязнений – даже атомарных – по итогам постпроцессинга. Каждый технологический процесс должен быть реализован таким образом, чтобы на финише получился идеальный прибор. Серия патентов НОЦ ФМН закрепляет ноу-хау команды на весь цикл операций создания плазмонных устройств с уникальными характеристиками.
Разработанная технология вывела на качественно новый уровень методы осаждения, литографии и плазмохимического травления благородных металлов – золота и серебра. Именно эти материалы являются ключевыми для применений в области плазмоники, хотя обладают большим количеством технологических ограничений и особенно капризны с точки зрения нанофабрикации. Способ, предложенный НОЦ ФМН, позволяет обойти эти сложности, вызванные физическими свойствами материалов.
Получены патенты на каждый этап реализации технологии: физическое осаждение ультратонких пленок металлов из газовой фазы, изготовление массивов субмикронных отверстий в тонких пленках, плазмохимическое травление субмикронных металлических структур.
Запатентованная технология найдет применение в области создания низкопороговых нанолазеров – источников когерентного излучения субмикронных размеров, выступающих ключевым элементом оптических систем межпроцессорной связи на чипе и высокопроизводительных вычислительных систем. Помимо этого, она открывает качественно иные возможности в области эко- и биосенсорики.
В частности, изготовленный с использованием разработанной технологии биосенсор позволяет определять вещества предельно малых концентраций (для флуоресцирующих молекул до 20 пикограмм на миллилитр или 3 ppt (parts per trillion – 3 молекулы на триллион частиц раствора). Он может быть использован в лаборатории на чипе – персонифицированном приборе, фиксирующем изменение веществ, содержащихся в крови – а также в системах безопасности аэропортов, торговых центров и других общественных местах.
"Разработанные нашей командой технологии уникальны, однако гораздо важнее полученный опыт, который мы используем сегодня не только в области плазмоники, где совместно с нашими партнерами уже продемонстрировали ряд мировых достижений, но и в работе с некоторыми другими "чувствительными" материалами. Речь идет в том числе о разработках алюминиевой, нитрид-титановой или ниобиевой технологий при изготовлении квантовой элементной базы на сверхпроводниках. Вкупе с непревзойденными характеристиками устройств, наши методы обеспечивают максимально высокую добротность, воспроизводимость и минимизацию привносимых дефектов", – отмечает Илья Родионов, директор НОЦ Функциональные микро/наносистемы.
НОЦ ФМН – совместный исследовательский центр МГТУ им. Н.Э.Баумана и ФГУП "ВНИИА им. Н.Л.Духова", обеспечивающий реализацию передовых практических исследований в области элементной базы на новых физических принципах, квантовых технологий, нанофотоники и оптики, биоаналитических платформ типа "лаборатория на чипе", МЭМС/МОЭМС и тонкопленочных технологий. Исследования выполняются с использованием комплексов оборудования ведущих мировых производителей, объединенных в единый технологический кластер.
МГТУ им. Н.Э.Баумана – один из крупнейших государственных технических университетов и научных центров России и Европы. Обучение в МГТУ им. Н.Э.Баумана ведется на 19 факультетах дневного отделения. Открыты два филиала МГТУ в Калуге и Мытищах, а также техникум. Основными структурными подразделениями университета являются научно-учебные комплексы, имеющие в своем составе факультет и научно-исследовательский институт. ФГУП "ВНИИА им. Н.Л.Духова" – созданное в 1954 году, одна из ведущих научно-исследовательских организаций Государственной корпорации по атомной энергии "Росатом". ■
Отзывы читателей
