Структура Международного научного центра
Международный научный центр функциональных материалов и устройств оптоэлектроники появился в 2016 году в структуре Мегафакультета Фотоники, сейчас он тесно связан с факультетом лазерной фотоники и оптоэлектроники, декан которого — Алексей Романов — является также и руководителем Центра.
Область исследований МНЦ находится на стыке инженерной фотоники, материаловедения и лазерных технологий — как с теоретической, так и прикладной точек зрения. Так, в центре изучаются функциональные материалы фотоники и микроэлектроники: полупроводники, мультиферроики, наноструктурированные материалы, графен, биоматериалы, — а также конструируются и исследуются устройства и системы электроники и оптоэлектроники на основе этих материалов. Это различные приборы радиофотоники, полупроводниковые лазеры, фотодетекторы, светодиоды, оптоволоконная и лазерная техника, биосенсоры на основе графена.
Всего в состав МНЦ входят шесть международных лабораторий: «Лазерные системы», «Физика эпитаксиальных наноструктур», «Быстродействующие полупроводниковые лазерные излучатели и фотоприемники», «Новые материалы и нанопленки для компонентной базы силовой и СВЧ электроники, микросенсорики и оптики», «Кремниевая и волоконная фотоника и фотоника микросистем», «Перспективные наноматериалы и оптоэлектронные устройства».
Также на базе центра функционирует созданный в 2015 году Транснациональный научно-образовательный UniFEL-центр перспективных методов исследования материалов. Его появление стало результатом соглашения о сотрудничестве между ИТМО, European X-ray Free Electron Laser и TU Bergakademie Freiberg. С 2019 года сотрудники ИТМО имеют возможность проводить опыты на European XFEL — самом крупном в мире рентгеновском лазере на свободных электронах, предназначенном для решения задач в области фундаментальной и прикладной науки, а также медицины и передовых технологий.
Международное сотрудничество
Международный научный центр функциональных материалов и устройств оптоэлектроники был создан, в том числе, для развития активного сотрудничества с коллегами из иностранных лабораторий и университетов. Так соруководителями Центра являются Харри Калеви Липсанен — профессор факультета электроники и наноинженерии Университета Аалто — и Гийом Уе — руководитель Международной научной лаборатории лазерных систем Института физики в Ницце. Среди партнеров центра — ведущие вузы мира, такие как Университет Аалто, Университет Флориды, Университет Вирджинии, Университет Аристотеля в Салониках, Институт Физики в Ницце, Даремский Университет, Университет Макмастера, Таллинский Технологический Университет и другие. В составе центра работают десять иностранных специалистов, за время существования Центра было реализовано множество проектов международного уровня.
Так, например, лаборатория «Новые материалы и нанопленки для компонентной базы силовой и СВЧ электроники, микросенсорики и оптики» на протяжении четырех лет сотрудничала с американской компанией «Nitride Crystals Inc.» в области исследования применимости графена и пленок на его основе для изготовления сенсоров для детектирования белков и онкомаркеров. Лаборатория «Лазерные системы» сотрудничает с INRS-EMT Canada и Национальным научно-исследовательским институтом Университета Квебека в работе над проектом «Optical reservoir computing for machine learning at the speed of light» — резервуарные вычисления с использованием рекуррентных нейронных сетей и оптических систем, работающих со скоростью света. Сотрудники лаборатории «Кремниевая и волоконная фотоника и фотоника микросистем» совместно с институтом Физики Академии Наук Чешской Республики провели экспериментальное исследование по установлению зависимости внутриклеточных процессов от мощности и времени воздействия лазерным излучением видимого диапазона. Научная лаборатория «Перспективные наноматериалы и оптоэлектронные устройства» в данный момент участвует в международном исследовании процессов разрушения современных функциональных материалов на разных масштабных уровнях (микро, мезо, макро) в рамках гранта программы Horizon 2020.
За время функционирования Центра было написано более 200 статей в соавторстве с иностранными исследователями, а в декабре прошлого года под эгидой Университета ИТМО был запущен международный журнал «Reviews on Advanced Materials and Technologies».
Исследовательская и патентная деятельность
Всего же за период 2016 – 2019 годов сотрудниками Центра опубликовано 578 статей, в том числе в рейтинговых изданиях, таких как Nano letters, ACS Nano, Applied Physics Letters, Scripta Materialia. Средний SJR публикаций составляет 0,9, а, например, обзорная работа по оксиду галлия — перспективному материалу современной оптоэлектроники, написанная в 2016 году, — была уже процитирована более 230 раз.
Помимо научной в центре активно развивается и инженерная составляющая, большое внимание уделяется проектной, инновационной и патентной деятельности. С 2016 до 2019 года было выполнено 36 крупных проектов и получено 32 патента, причем с каждым годом это число растет: с 5 в 2016 до 14 в 2019. Например, в лаборатории «Перспективные наноматериалы и оптоэлектронные устройства» создали комплекс беспроводной системы передачи данных по технологии Li-Fi с использованием видимой части спектра электромагнитного излучения для интернета вещей и интеллектуальной световой среды в городском пространстве будущего со скоростью передачи данных до 40 Мбит/с на расстоянии четырех метров — разработка получила патент на полезную модель. А в лаборатории «Быстродействующие полупроводниковые лазерные излучатели и фотоприемники» была разработана технология квантово-каскадных лазеров среднего инфракрасного диапазона с арочным резонатором и запатентована методика селекции мод.
Вся научно-исследовательская деятельность возможна только благодаря наличию в лабораториях новейшего оборудования, например, сканирующего электронного микроскопа Tescan MIRA-3, который позволяет получать изображения с разрешением до 1,2 нм. Также сотрудники ИТМО имеют доступ к дорогостоящему оборудованию своих партнеров, в частности, к оборудованию Центра Коллективного Пользования «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях» Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе, а также компании «Коннектор Оптикс».
Возможности для обучения
Будущее Центра связывают с поколением молодых специалистов — и поэтому большое внимание уделяют работе со студентами и аспирантами. На базе МНЦ реализуются магистерские программы: световодная фотоника и программируемая электроника, материалы фотоники, лазерные технологии, светодиодные технологии и оптоэлектроника, — и программы аспирантуры: физика конденсированного состояния, механика деформируемого твердого тела, физика полупроводников, лазерная физика, оптико-электронные приборы и комплексы, квантовая электроника и др. Также для аспирантов есть возможность обучаться по международным образовательным программам Университета ИТМО и Фрайбергской горной академии (Германия), Университетf Макмастера (Канада), Университета Лазурного берега (Франция).
МНЦ активно привлекает студентов и аспирантов к непосредственной работе над проектами и исследованиями. В настоящий момент из 187 сотрудников МНЦ 33 являются аспирантами, 10 — студентами, а 64 — молодыми учеными младше 35 лет.
