Эксπир
Регистрация / Вход

Создание наноструктурированных материалов молекулярной фотоники и слоистых структур на их основе для оптической нейросетевой обработки информации

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3046
Организация
ОАО "ЦНИТИ "Техномаш"
Руководитель работ
Гребенников Евгений Петрович
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Внебюджетные средства
1 млн

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Соисполнители

Организация
ИОХ РАН
Организация
ЦФ РАН

Этапы проекта

1
22.03.2007 - 31.07.2007
Цель работы: разработка конструктивных принципов и технологических методов создания наноструктурированных композитных материалов и функциональных многослойных структур.
Реализация в разрабатываемых материалах функциональных процессов, основанных на нелинейных оптических эффектах свойственных наноструктурам, обеспечивает функциональную полноту элементной базы фотоники и позволит выполнять основные операции нейросетевых алгоритмов исключительно оптическим способом, без промежуточных оптоэлектронных преобразований. Разрабатываемые материалы и методы направлены на создание интеллектуальных самообучающихся систем адаптивного управления динамическими объектами (автономно действующими роботами, технологическим оборудованием и процессами, беспилотными аппаратами и др.), систем поддержки принятия решений в условиях предельных режимов управления и т.п.
Предложено решение, основанное на использовании сред с высоким разрешением, приближающимся к молекулярному уровню представления и преобразования информации на основе наноструктурированных композитных материалов, сочетающих биомолекулярные (бактериородопсин), органические и неорганические, фотохромные материалы, а так же получение многослойных функциональных структур на этой основе.
Создаваемые многослойные структуры позволят осуществлять обработку информации на уровне групп молекул бактериородопсина (БР), формируя оптическими методами нейроподобные элементы в БР содержащих средах. Для распределения и управления информационными световыми потоками используется система плоских волноводов со встроенными дифракционными решетками и функциональными слоями выполненными из фотохромных и фоторефрактивных полимерных композиций.
Молекулы бактериородопсина и фотохромов могут быть организованы в гибридные наноструктуры с применением металлических наночастиц. Предлагается системотехническое решение, использующее влияние нанообъектов на время жизни возбужденных состояний атомов и молекул, расположенных на расстояниях, меньших длины волны излучения. Эффект резко возрастает вблизи наночастиц в условиях, когда на частоте плазмонного резонанса локализуются сильные электромагнитные поля, которые влияют на скорость электронных переходов, поглощение и спонтанное излучение света, спектральные характеристики этих процессов, а так же приводят к значительному усилению различных нелинейных оптических эффектов.
Развернуть
2
01.08.2007 - 31.10.2007
Образцы первой серии исследовались с целью контроля сохранения функциональных свойств фотохромных материалов в составе многослойной структуры в результате воздействия на них технологических факторов процесса получения. Установлено, что в ходе технологического цикла формирования многослойных структур параметры фотохромных слоев не изменяются. Оптическая плотность многослойной структуры на длине волны излучения 55020 нм равна сумме оптических плотностей отдельных слоев, что свидетельствует о сохранении функциональных характеристик фотохромного вещества. Исследованные образцы соответствуют всем требованиям ТЗ, предъявляемым к спектральным характеристикам соответствующих фотохромных пленок.
Образцы второй серии исследовались с целью определения модового состава излучения выводимого из волноводных структур и возможности управления модовым составом, путем фотоиндуцированного изменения параметров фотохромного слоя. Одновременно оценивалась работоспособность встроенных дифракционных решеток для ввода и вывода излучения. Установлено, что моды высшего порядка подавляются при облучении активного фотохромного участка волновода световым воздействием, плотность мощности которого значительно ниже необходимой для подавления основной моды. Процессы фотоиндуцированного изменения состояния центрального фотохромного слоя волновода могут быть использованы для управления эффективностью ввода и вывода оптического излучения через встроенные в волновод дифракционные решетки. Исследованные образцы соответствуют расчетным характеристикам, обеспечивающим реализацию базовых процессов нейросетевой оптической обработки информации.
Образцы третьей серии испытывались с целью исследования процессов фотоиндуцированного нарушения полного внутреннего отражения в волноводной структуре и изучения возможности управляемого вывода излучения на основе этого базового процесса. Установлено, что фотоиндуцированное изменение состояния граничного слоя волновода, изготовленного из разработанного в рамках настоящего НИР фоторефрактивного материала приводит к изменению показателя преломления и нарушению условий полного внутреннего отражения в волноводе и обусловленному этим выводу оптического излучения из волновода в области подвергаемой внешней засветке на длине волны 395 нм. Последующее освещение светодиодом на длине волны 505 нм восстанавливает условия полного внутреннего отражения в волноводной структуре. Исследованный базовый процесс может быть использован и для управления модовым составом излучения в волноводе.
Исследованные образцы соответствуют расчетным характеристикам, обеспечивающим реализацию базовых процессов нейросетевой оптической обработки информации, основанном на выводе излучения из многослойной волноводной структуры за счет фотоиндуцированного изменения показателя преломления фотохромного фоторефрактивного материала.
6. На основании полученных в ходе выполнения НИР результатов разработаны рекомендации по их применению и технические требования для технического задания на ОКР.
7. По результатам анализа научно-технической литературы и проведенным патентным исследования по ГОСТ 15.011-96 установлено, что охранных и иных документов, препятствующих применению результатов работ, не обнаружено, достигнутые параметры соответствуют международному уровню и возможна подача заявки на получение патента на функциональный фотохромный полимерный материал.
8. Произведена оценка полноты решения задач в соответствии с требованиями ТЗ и сравнение с современным научно-техническим уровнем.
Отдельные результаты работы доложены на Всероссийском Симпозиуме "Нанофотоника", Черноголовка, 18 по 22 сентября 2007 г. и опубликованы в тезисах докладов.
«Гибридные наноструктуры на основе наночастиц и бактериородопсина» Г.Е.Адамов, Е.П.Гребенников, И.С.Голдобин, А.Г.Девятков. с.29.
«Тиофенсодержащие соединения для многослойных светочувствительных регистрирующих сред» М.М.Краюшкин, В.А.Барачевский. с.99.
По результатам работы подготовлена публикация V.A. Barachevsky, Yu. P. Strokach, Yu.A. Puankov, E.Р. Grebennikov , V.V. Kiyko, M.M. Krayushkin. ORGANIC RECODDING MEDIA FOR 3D BITWISE OPTICAL MEMORY ON OPTICAL DISCS., Proceeding SPIE (будет опубликована в декабре 2007)
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
Университет ИТМО
профинансировано
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
ИНХ СО РАН
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
92 млн
Количество заявок
241
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки композиционных и керамических материалов» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
121
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки кристаллических материалов» (мероприятие Программы 1.3)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
58 млн
Количество заявок
106
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Технологии создания и обработки полимеров и эластомеров» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
64
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие 1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 11 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
72