Перфорированный графен как чувствительный элемент детектора электромагнитного излучения в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах: планируемый выход на эксперимент

Название НИОКТР	Перфорированный графен как чувствительный элемент детектора электромагнитного излучения в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах: планируемый выход на эксперимент
Аннотация	Проект направлен на решение актуальной научной проблемы, заключающейся в разработке физических основ создания миниатюрных устройств, предназначенных для детектирования электромагнитных волн в широком частотном диапазоне - от ультрафиолетового (УФ) до видимого и ближнего инфракрасного (ИК). Одним из ключевых вопросов, предопределяющих конечный успех решения данной проблемы, является выбор материала на роль чувствительного (сенсорного) элемента детектирующего устройства. В качестве такого наноматериала предлагается рассмотреть тонкие пленки перфорированного графена, являющегося одной из наиболее перспективных структурных разновидностей пористого графена и уже продемонстривавшего многообещающие электронные и хеморезистивные свойства. Конкретной задачей проекта в рамках сформулированной выше проблемы, является создание цифрового двойника пленки перфорированного графена, который позволит с высокой степенью точности предсказывать оптические и оптоэлектронные свойства графенового наноматериала в зависимости от его структурных особенностей. Под структурными особенностями будем понимать геометрические параметры и особенности топологии перфорированного графена. К геометрическим параметрам будем относить периодичность расположения отверстий, определяемую как расстояние между центрами соседних отверстий, и ширину шейки, определяемую как наименьшее расстояние между атомами соседних отверстий, а также кривизну атомной сетки графена, которая может быть вызвана взаимодействием пленки с подложкой, имеющей различные кристаллографические параметры (группа симметрии, индексы Миллера), а также механической деформацией (одноосное или двухосное растяжение/сжатие, изгиб). Под особенностями топологии понимается наличие и вид модифицирующих примесей (отдельные атомы, либо молекулы и химические соединения), осаждаемых на поверхности перфорированного графена. С помощью создаваемого цифрового двойника будут проведена оценка чувствительности исследуемых пленок перфорированного графена к электромагнитному излучению в широком диапазоне длин волн (0.2 мкм – 2 мкм) - УФ-видимый-ближний ИК - для выявления геометрических и топологических особенностей графенового наноматериала, оптимальных с позиции его использования в качестве чувствительного элемента детектора ЭМВ в заданной области длин волн. В рамках решаемой задачи впервые: 1) будет создан цифровой двойник тонкой пленки перфорированного графена, с помощью которого можно проводить предварительные исследования свойств материала в условиях, приближенных к реальному эксперименту (учет влияния морфологии поверхности подложки и наличие продуктов синтеза перфорированного графена в виде кислород-, водород-, азот-содержащих молекулярных и химических соединений); 2) будут получены новые данные о количественных соотношениях структура (геометрические и топологические особенности)-оптические свойства для тонких пленок перфорированного графена с учетом ранее не изученного влияние кривизны атомной сетки перфорированного графена, вызванной взаимодействием с подложкой (в зависимости от её кристаллографических параметров, таких как группа симметрии и индексы Миллера) и механической деформацией (одноосное или двухосное растяжение/сжатие, изгиб), на оптические свойства графенового материала. Актуальность решения обозначенной проблемы обусловлена растущим спросом на материалы с высокой чувствительностью оптических характеристик к электромагнитному излучению в широком диапазоне частот УФ-видимый-ближний ИК. В частности, такие материалы востребованы при создании широкополосных фотодетекторов, которые становятся ключевым компонентом в различных технических приложениях, включая мониторинг окружающей среды, химический/биологический анализ (спектроскопия и спектрофотометрия), оптическую связь и интегральную оптоэлектронику и различных медицинских приложений, в частности, для определения метаболитов, предельно малых концентраций белков и лекарственных препаратов.
Доступ к ОКОГУ исполнителя	False
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	3000.0
Дата начала	2025-09-16
Дата окончания	2027-06-30
Номер контракта	25-72-00202
Дата контракта	2025-09-16
Количество отчетов	2
УДК	539.23 539.216.1
Количество просмотров	3
Руководитель работы	Барков Павел Валерьевич
Руководитель организации	Чумаченко Алексей Николаевич
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САРАТОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО"
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	Отсутствует
Госпрограмма	—
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-09-25 09:15:17 UTC, 2025-09-25 09:15:17 UTC
ОКПД	Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области физики
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	тонкие пленки; деформация; атомистическое моделирование; диэлектрическая проницаемость; перфорированный графен; теория функционала плотности в приближении сильной связи; формула Кубо-Гринвуда; оптическая проводимость; спектры поглощения и фототока; ширина запрещенной зоны
Соисполнители	—
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	29.19.22 - Физика наноструктур. Низкоразмерные структуры. Мезоскопические структуры
OECD	—
OESR	Физика конденсированного состояния (включая физику твердого тела, сверхпроводимость)
Приоритеты научно-технического развития	а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
Регистрационные номера	—