Заместитель руководителя отделения диэлектрической нанофотоники Сергей Макаров отправился в США для создания новых научных коллабораций. За две недели в Штатах ученый посетил четыре вуза, с которыми Университет ИТМО намерен проводить совместные исследования: Университет Вирджинии, Нью-Йоркский городской университет, Техасский университет в Остине и Техасский университет в Далласе. Также Сергей Макаров побывал с гостевыми визитами в MIT и Гарварде. В каждом университете он проводил семинары, где рассказывал о достижениях лаборатории и знакомился с местными специалистами.
В результате вместе с заместителем директора NanoTech Institute Техасского университета Далласа Анваром Захидовым Университет ИТМО займется реализацией проекта по созданию оптических и электронных устройств на основе новых материалов и нанофотонных структур.
«Электронные компоненты на основе материалов вроде нанотрубок или перовскитов и наночастиц очень функциональны и компактны. Они могут работать на гибких устройствах — например, на полимерных основах с невероятным радиусом кривизны. Фактически, их можно будет даже скрутить в трубочку, как в фантастических фильмах: достаешь из кармана скрученный лист, разворачиваешь, и у тебя в руке готовое к работе устройство», — рассказывает Сергей Макаров.
Как объяснил ученый, возможность воплощать в жизнь подобные технологии возникла неслучайно. Кафедра нанофотоники и метаматериалов обладает уникальным фундаментальным бэкграундом в сфере исследования наночастиц и поведения фотонов в необычных условиях. Внимание зарубежных ученых к кафедре привлекают и статьи в журналах с высоким импакт-фактором. Так, работы исследователей были удостоены публикации в таких уважаемых журналах, как Advanced Materials, Nano Letters и Nanoscale. Благодаря им специалисты из разных стран ознакомились со статьями о нелинейных диэлектрических наноантеннах, лазерной печати наночастиц, освоении технологии печати кристаллических наночастиц с низкими оптическими потерями из первичного аморфного материала. В свою очередь, коллеги из Техасского университета в Далласе сильны в материаловедении и электронике, благодаря чему уже претворяют в жизнь свои разработки и коммерциализируют их. Например, американские коллеги уже достигли впечатляющих успехов в разработке солнечных батарей, работающих на новых материалах, отмечает Сергей Макаров. Лучшие образцы они передали Университету ИТМО, ученые которого улучшают их характеристики и показатели.
«Модернизировать самые современные американские оптоэлектронные устройства мы можем при помощи увеличения коэффициента поглощения в фотоэлементе за счет наночастиц в тонком активном слое. Для сравнения: вы можете взять бумагу и увидеть, как легко она пропускает рассеянный свет. Толщина устройств, которые мы планируем улучшить, в сотни раз меньше, а значит, они, казалось бы, обречены быть практически полностью прозрачными и слабо взаимодействующими со светом. Поэтому мы и собираемся интегрировать в них наши наноструктуры, которые будут эффективно улавливать свет, направляя его в нужное русло», — добавил ученый.
В сотрудничестве с Университетом ИТМО в рамках данного направления также заинтересованы ведущие научные группы из Германии и Финляндии, с которыми уже проводятся совместные исследования в области фотовольтаики и биосенсоров.
От нелинейных наноустройств до искусственных мускулов
Сергей Макаров также заинтересовал исследованиями в области нанофотоники и метаматериалов именитого ученого Рэя Баумана, директора NanoTech Institute в Техасском университете в Далласе, известного своими работами в области перспективных материалов. В 2011 году он применил карбоновые нанотрубки для создания искусственных мускулов и занимается этим направлением по сей день.
«Он проявил интерес к нашему проекту по созданию металлических нанопроводов, которые потенциально можно делать из никелида титана с эффектом памяти формы. На их основе американцы готовы делать искусственные мускулы, которые будут сокращаться под действием электрического тока», — отметил Сергей Макаров.
В других ведущих университетах США, в которых Сергей Макаров рассказал о разработках кафедры, также пожелали сотрудничать с петербургскими специалистам. Так, научные коллаборации наметились с итальянским ученым Андреа Алу из Техасского университета в Остине в сфере создания совместных моделей нелинейных наноустройств. Помимо этого, профессор Университета Вирджинии Леонид Жигилей предложил отправить на стажировку своих студентов в Университет ИТМО, чтобы те смогли «прокачать» свои знания в физике, материаловедении и нанооптике. В свою очередь, сотрудничество с профессором Патриком Хопкинсом даст петербуржским ученым доступ к установкам, предназначенным для спектроскопии с временным разрешением в широком спектральном диапазоне от ультрафиолета до дальнего инфракрасного излучения. Химик и материаловед Джошуа Тсой готов синтезировать высокоэффективные квантовые точки и наночастицы для коллег из Университета ИТМО, чтобы те могли дальше измерять их оптические свойства. А Александр Ханикаев, работающий в Городском Университете Нью-Йорка и недавно победивший в конкурсе ITMO University Professorship, показал возможности своей американской лаборатории и выразил готовность к тесному сотрудничеству в создании новых нанофотонных устройств.
