КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 14-22-00243

НазваниеУглеродная фотоника

РуководительКонов Виталий Иванович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук", г Москва

Года выполнения при поддержке РНФ2017 - 2018

КонкурсКонкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований коллективами существующих научных лабораторий (кафедр)»

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе, 02-303 - Физика лазеров

Ключевые словауглерод, алмаз, нанотрубки, графен, фотоника, лазерные технологии, микро- и наноструктуры, газофазный синтез, люминесценция, центры окраски, однофотонные эмиттеры

Код ГРНТИ29.33.00


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Целью работы является получение фундаментальных знаний по физике новых синтетических углеродных материалов (в первую очередь речь идет о CVD поли- и монокристаллическом алмазе, а также графене и одностенных углеродных нанотрубках), лазерных методах их обработки и механизмах взаимодействия излучения с веществом, оптических явлениях, физике микро- и наноструктур. Это позволит разработать и продемонстрировать перспективные элементы и устройства углеродной фотоники для среднего инфракрасного, терагерцового и рентгеновского спектральных диапазонов. Накопленные в ходе выполнения Проекта 2014 опыт и знания по синтезу, характеризации и применению новых углеродных материалов, а также лазерным технологиям их обработки, позволили определить ряд актуальных проблем, которые требуют более глубокого изучения. Исходя из этого были сформулированы новые перспективные задачи исследований и разработок. Интерес к углероду как уникальному материалу для различных областей науки и техники, в том числе и для фотоники, резко растет в последнее время, что обусловлено несколькими факторами. Наиболее важным из них является повышающаяся доступность данных материалов, обусловленная быстрым развитием технологий термохимического осаждения из газовой фазы (CVD технологии). При этом свойства синтезируемых материалов могут быть выше, чем у лучших природных аналогов, если таковые существуют. Более того, свойства CVD материалов контролируемы и воспроизводимы. Другой принципиальный фактор — новые углеродные материалы обладают целым рядом рекордных параметров. Отметим также, что углерод является одним из наиболее распространенных и восполняемых элементов в природе. Число публикаций по новым углеродным материалам непрерывно увеличивается и составляет сейчас тысячи ежегодно. Быстро растет и интерес к оптическим свойствам и применению этих материалов в фотонике, т.е. актуальность исследований по углеродной фотонике в последние годы только возрастает. Уровень работ участников проекта соответствует или превышает мировой уровень, о чем свидетельствуют не только многочисленные научные контакты, публикации и выступления на конференциях. Очевидным признаком признания этих работ является серия пленарных и приглашенных докладов по теме Проекта 2014. Основные исполнители и руководитель Проекта 2017 являются известными специалистами по его тематике, имеют высокие индексы Хирша (Конов В.И. — 34, Кононенко В.В. — 12, Кононенко Т.В. — 18, Образцова Е.Д. — 27). Исследования будут сконцентрированы на следующих направлениях. 1. Будет продолжено изучение фундаментальной проблемы — механизмов и закономерностей лазерной модификации (графитизации) и абляции алмаза. Акцент будет сделан на двух задачах. Во-первых, будут получены и проанализированы данные о толщине, структуре и свойствах (в частности, электропроводности) графитизированного слоя в различных режимах облучения. Прямых аналогов таких углеродных материалов не существует, поэтому их исследование имеет фундаментальное значение, а практическое заключается в том, что с одной стороны, графитизированные слои можно использовать для получения на поверхности алмаза проводящих структур, а с другой, даже тонкие слои таких материалов могут определять прецизионность лазерной обработки алмаза и саму возможность применения лазерных технологий для создания алмазных элементов фотоники. Во-вторых, необходимо реализовать переход к лазерам со сверхвысокой (до 1 МГц) частотой лазерных импульсов и системам сверхбыстрого режима лазерного рисования (скорость непрерывной развертки лазерного луча до 10 м/с), что должно обеспечить возможность создавать глубокие (вплоть до десятков микрон) микроструктуры за разумные времена. 2. Другим приоритетным направлением Проекта будет моделирование, оптимизация лазерной технологии микроструктурирования поверхности алмаза и исследование характеристик алмазных 2D дифракционных оптических элементов — фокусаторов излучения. В развитие Проекта 2014 планируется создать близкую к идеальной (по профилю и эффективности) линзу Френеля для излучения СО2-лазера (10,6 мкм), что потребует адекватного выбора параметров излучения и алгоритмов процесса лазерного «рисования». Следующим шагом будет создание алмазного фокусатора для терагерцового излучения. Будут исследованы два подхода: лазерная абляция и метод реплики, когда первоначально микроструктурируется поверхность кремниевой подложки, на которую осаждается CVD-поликристаллическая алмазная пластина. Будет разработана и изучена также широкоапертурная алмазная линза — дифракционный элемент для рентгеновского излучения. 3. Новым оптическим элементом на основе алмазных 2D и 3D микроструктур соответственно на поверхности и в объеме образцов станут алмазные метаматериалы, принципы функционирования которых, дизайн и оптические свойства будут разрабатываться в рамках Проекта. Будут созданы матрицы микрорезонаторов с размерами значительно меньшими длины волны наблюдения (разработки будут проводиться для терагерцового диапазона). 4. Будет рассмотрено несколько других подходов к созданию оптических 2D углеродных матриц и изучены их свойства. Два из них базируются на результатах, полученных в ходе выполнения Проекта 2014. В случае графена это возможность локальной модификации оптических и ряда других свойств структур "графен–адсорбированной слой воды–подложка". При наноабляции алмаза будут исследованы закономерности генерации в тонком поверхностном слое центров окраски азот – вакансия. Для создания локальных элементов, состоящих из одностенных углеродных нанотрубок, будет разработан метод лазерного переноса материала органической пленки, которая содержит полупроводниковые или металлические трубки с требуемыми параметрами, на площадки микронного размера. Дальнейшее совершенствование технологий CVD синтеза алмаза, графена и углеродных нанотрубок в рамках Проекта не планируется. Для обеспечения работ этими материалами будет использовано имеющееся собственное оборудование.

Ожидаемые результаты
1. Развитие представлений о механизмах взаимодействия излучения с конденсированными средами, разработка новых и совершенствование известных лазерных методов создания алмазных микроструктур. Будут получены сравнительные данные по закономерностям абляции алмаза фемто-, пико- и наносекундными лазерными импульсами, что необходимо для выбора оптимальных режимов лазерной обработки. Специальное внимание будет уделено исследованию эффектов термического и фотохимического лазерного воздействия, а также процессам накопления при многоимпульсном облучении. Полученные знания позволят создавать различные поверхностные микро- и наноструктуры, структуры с высоким аспектным отношением, малой дефектностью и т.д. Здесь акцент будет сделан еще на двух важных вопросах: развитии нежелательного поверхностного рельефа, амплитуда которого растет по мере углубления в материал фронта абляции, что очевидно приводит к росту потерь на рассеяние света. Но еще более важной и многогранной является задача о графитизации поверхности алмаза, которая всегда сопровождает лазерную испарительную абляцию алмаза (за исключением режима наноабляции). Будут получены данные о толщине, структуре, электропроводности (для постоянного и переменного тока) для этого нового материала, не имеющего аналогов. Это тем более важно, если учесть определяющую роль графитизированного слоя в технологиях лазерного изготовления алмазных микроструктур, где он влияет на скорость лазерной абляции, но после лазерной обработки его необходимо удалять (химическим травлением), поскольку графитизированный материал поглощает излучение значительно сильнее, чем алмаз. Кроме того, удаление графитизированного слоя необходимо для повышения точности программирования алмазных микроструктур. Еще одной интересной проблемой будет оценка перспектив использования режима наноабляции для создания алмазных структур лазерами с ультравысокой (до 1 МГц) частотой повторения импульсов. Основное преимущество здесь отсутствие графитизированного слоя. И наконец, будет проведена адаптация метода низкокогерентной интерферометрии для локального контроля толщины алмазной пластины in situ в процессе лазерного структурирования поверхности. 2. Разработка и создание 2D алмазных структур в качестве оптических элементов для транспортировки и преобразования мощного инфракрасного, терагерцового и рентгеновского излучений. Будет проведено моделирование, разработка лазерной технологии микроструктурирования поверхности алмаза и исследованы характеристики алмазных 2D дифракционных элементов – фокусаторов излучения. В качестве модельного объекта выбрана линза Френеля. В развитие Проекта 2014 вначале планируется создать линзу близкую к идеальной (по профилю и эффективности) для излучения СО2-лазера (длина волны – 10,6 мкм ). С одной стороны, это потребует совершенствования метода сканирования (лазерное рисование), а с другой, получать такой графитизированный слой, который может быть практически полностью удален после лазерной обработки. Далее будут созданы линзы Френеля для терагерцового спектрального диапазона (длина волны ~100 мкм), что потребует значительно более глубоких алмазных структур. Для их изготовления будет проведен сравнительный анализ двух ранее (в тестовых режимах) примененных подходов. Первый – это создание структур методом лазерной абляции. Второй основан на методе реплики. В этом случае CVD синтез алмазной пластины осуществляется на кремниевой подложке с микроструктурированной поверхностью, которая является негативом требуемого рельефа на алмазной пластине. Будет проведено сопоставление преимуществ и недостатков двух методов получения рельефа на кремниевой подложке: лазерная абляция (эти исследования уже начаты) и традиционная литография. И наконец, будут предприняты усилия для повышения качества обработки составных алмазных линз для высоконергетичного рентгеновского излучения, что подразумевает уменьшение отклонения стенок от вертикали и снижение их дефектности, а также использование методов дифракционной оптики для увеличения числа элементов на алмазной пластине. 3. Разработка новых методов создания и исследование свойств матричных оптических элементов на основе новых углеродных материалов. Новым оптическим элементом на основе 2D и 3D матриц алмазных микрорезонаторов соответственно на поверхности и в объеме образцов станут метаматериалы. Будут разрабатываться принципы их функционирования, дизайн, технологии изготовления и исследоваться свойства. Для 2D структур основой микрорезонаторов будут структуры алмаз – воздух (жидкость) или алмаз – электропроводящий лазерно-графитизированный материал. В случае 3D метаматериалов будет изучена возможность при острой фокусировке ультракоротких лазерных импульсов создавать объемные графитизированные структуры в алмазе. Решение этой совершенно новой проблемы потребует не только получения данных о динамике формирования и свойствах графитизированного материала в алмазном окружении, но и разработки теоретического подхода к проблеме. Будет продолжено изучение двух эффектов, лежащих в основе локальной (в области пятна облучения) лазерной модификации свойств углеродных материалов, которые были обнаружены в ходе выполнения Проекта 2014. Это должно позволить создать два новых типа оптических матричных структур. Во-первых, на поверхности алмаза после его многократной импульсной наноабляции образуются дефекты (центры окраски) типа азот–вакансия. Тем самым открывается возможность создания на алмазной поверхности 2D матриц, состоящих из отдельных люминесцирующих элементов. Интерес представляют два предельных случая: когда в элементе большое количество центров люминесценции (при этом каждый элемент может быть интенсивным источником света при лазерном возбуждении) или всего несколько, а лучше один такой центр. Последний случай представляет особый интерес для однофотонных алмазных источников в квантовой оптике. Будет также продолжено исследование прозрачных алмазных пластин, легированных азотом или кремнием, для фотолюминесцентной визуализации мощных световых и рентгеновских пучков; проведены испытания таких устройств в качестве проходных детекторов мощного рентгеновского излучения. Во-вторых, ранее нами было обнаружено, что при многоимпульсном и малоинтенсивном лазерном воздействии происходит локальное изменение профиля графенового листа на подложке в воздухе, а также его механических и электрофизических свойств в зоне облучения. Планируется получить новые данные, необходимые для обоснования предложенного механизма этого эффекта, где основную роль играет лазерный нагрев и латеральное растекание адсорбированной воды из области между подложкой и графеном. Будет также изучена возможность лазерно- индуцированных изменений оптических свойств графена на подложке и создать матрицы таких элементов. Еще одним исследуемым типом оптических углеродных 2D структур будут матрицы, каждый элемент которых будет состоять из одностенных углеродных нанотрубок с заданными свойствами, например, полупроводниковых или металлических. Для создания таких элементов будет исследован метод лазерного переноса полимерной пленки, содержащей нанотрубки требуемого типа в требуемых количествах.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В проекте продолжалась разработка основ нового научного направления – углеродной фотоники. Суть его заключается в создании, исследовании свойств и тестировании оптических элементов и устройств на базе уникальных синтетических углеродных материалов: CVD моно, поли и нанокристаллического алмаза, одностенных углеродных нанотрубок и графена. Исследования велись по следующим основным направлениям: Исследовалась абляция поликристаллического алмаза 1 пс и 10 нс лазерными импульсами на длине волны 1030 нм. Основной целью экспериментов являлось повышение производительности и качества абляционной микрообработки поверхности алмаза с помощью предварительного нанесения на поверхность алмаза тонкого слоя титана или графита. В ходе экспериментов анализировалась зависимость глубины кратера от числа импульсов, изменение прозрачности облучаемой области для лазерных импульсов, а также измерялись спектры комбинационного рассеяние (КР) в центре пятна облучения. Данные спектроскопии КР использовались для определения коэффициента пропускания графитизированного слоя, формирующегося на поверхности алмаза в процессе облучения. Установлено, что нанесение на поверхность алмаза поглощающего слоя практически не влияет на скорость его абляции пикосекундными импульсами, а также на минимальную необходимую для абляции плотность энергии (~1 Дж/см^2). Напротив, применительно к наносекундным импульсам оба протестированные поглощающие покрытия снижают пороговую плотность энергии для начала абляции больше, чем на порядок величины – с >40 Дж/см^2 до ~3 Дж/см^2. При этом наносекундные импульсы обеспечивают примерно в 5 раз более высокую производительность (скорость абляции), чем пикосекундные импульсы при том же значении падающей плотности энергии. При микроструктурировании алмаза пикосекундными импульсами только предварительная графитизации поверхности алмаза позволяет рассчитывать на то, что удастся избежать лазерно-индуцированного пробоя внутри образца благодаря ускоренному формированию самоподдерживающегося графитизованного слоя. Однако, учитывая сравнительно высокое пропускание этого слоя (по оценкам, ~34% для λ =1030 нм), плотность энергии в этом случае не должна сильно превышать порог оптического пробоя в объеме алмаза (0.6-0.8 Дж/см^2). В случае же наносекундных импульсов, значительное снижение порога абляции при использовании начального поглощающего покрытия позволяет проводить микроструктурирование поверхности алмаза при плотностях энергии намного ниже порога оптического пробоя алмаза, что гарантирует отсутствие внутренних лазерно-индуцированных повреждений. Продемонстрирована возможность применения низкокогерентной оптической интерферометрии для контроля локальной лазерной обработки поверхности алмаза. Бесконтактное измерение оптической толщины пластин монокристаллического алмаза осуществлялось непосредственно в процессе воздействия на поверхность мощного импульсно-периодического лазерного излучения. Исследована динамика утонения монокристалла в двух принципиально различных режимах лазерного травления поверхности: абляционном (эксимерный KrF лазер, 248 нм, 20 нс) и наноабляционном (Ti-сапфир лазер, 266нм, 100 фс). Проведенные исследования показали возможность применения низкокогерентной интерферометрии для локального бесконтактного измерения оптической толщины монокристаллических пластин алмаза и для прецизионного on-line контроля лазерного травления этих пластин, например, при изготовлении дифракционных оптических элементов и элементов нанофотоники. Показано, что данный метод может быть использован для on-line контроля лазерного структурирования поверхности в обоих режимах лазерного воздействия на алмаз: испарительной абляции и фотостимулированной наноабляции. В режиме реального времени достигнута точность контроля глубины воспроизводимого рельефа не хуже 10 нм, что открывает путь к автоматизации процессов лазерного профилирования, микро и наноструктурирования прозрачных сверхтвердых материалов На предыдущих этапах проекта было разработана технология создания составной преломляющей алмазной линзы, основанная на вырезании в алмазной пластине ряда сквозных отверстий с помощью импульсной лазерной абляции. Исследуя форму созданных линз, мы обнаружили отклонение реза от вертикали (т.е. от перпендикуляра к поверхности исходной пластины), оцененное на уровне ~1.7°, что оказалось основным фактором, снижающим фокусирующую силу алмазной линзы. Для решения поставленной проблемы были проведены многочисленные эксперименты по резке поликристаллической алмазной пластины толщиной 610 мкм 1 пс импульсами с частотой следования 200 кГц на длине волны 1030 нм. В ходе исследований было установлено, что форма реза близка к прямоугольной, но имеет ряд отклонений: 1) небольшое расширение верхней части реза, распространяющееся на глубину до 150 мкм, и 2) сужение нижней части реза (до 200 мкм от нижней поверхности). Первое отклонение от прямоугольной формы, обусловленное воздействием низкоэнергетичных “крыльев” Гауссовского лазерного пучка, было убрано с помощью специального профилирования интенсивности излучения в поперечном сечении луча. Для подавления второго нежелательного эффекта в процедуру лазерной резки были введены два изменения. Во-первых, в процессе облучения производился равномерный во времени сдвиг фокальной плоскости линзы: от верхней поверхности пластины до середины ее глубины. Во-вторых, была изменена процедура сканирования пучка по поверхности пластины, что позволило избежать преждевременного удаления внутренней части отверстия. Исследована внутренняя структура и проводящие свойства лазерно-индуцированных нитей, созданных в объеме алмазного кристалла посредством 5 пс лазерных импульсов при варьировании энергии в импульсе и скорости транслирования лазерного фокуса сквозь кристалл. Измерено электрическое сопротивление сквозных нитей длиной 0.9 мм, которое в зависимости от условий облучения варьировалось в диапазоне 70 кОм – 2.5 Мом. Продольные сечения нитей, полученные благодаря прецизионной механической полировке ближайшей к нитям грани кристалла, были детально изучены с нанометровым разрешением с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и сканирующей микроскопии растекания заряда (СМРЗ). Выявлено, что внутренняя структура проводящих нитей представляет собой смесь алмазной и графитовой фаз, при этом графитовая фаза локализована внутри множественных трещин, формируя трехмерную сеть графитизированных нанопластин, разделенных алмазными промежутками. В свою очередь, графитовые нанопластины кластеризованы в сегменты размером в несколько микрометров, которые квазипериодически расположены вдоль нити. Обнаружена однозначная корреляция между внутренней структурой и проводящими свойствами лазерно-индуцированных нитей: чем чаще расположены сегменты, тем выше интегральная проводимость нитей. Полученные данные позволяют объяснить существенное различие в электропроводности лазерно-графитизированного материала на поверхности и в объеме алмаза. Продолжено изучение механизмов лазерно-индуцированного формирования NV-центров в монокристалле алмаза и их свойств. Проведены эксперименты по обработке поверхности алмаза 100 фс лазерными импульсами в режиме наноабляции при варьировании параметров излучения: длины волны (266 нм, 400 нм и 800 нм), плотности энергии (0.05-1 Дж/см^2) и дозы облучения (до 20 млн. импульсов). Варьирование длины волны облучения позволило обнаружить четкую корреляцию между поверхностным травлением алмаза и образованием NV комплексов. Процесс наноабляции всегда сопровождался генерацией NV. Если углерод не удалялся с поверхности (как в случае 800 нм облучения), NV центры также не возникали. Показано, что количество центров, созданных в обработанной зоне, с помощью различных источников (2-я и 3-я гармоники) определяется только глубиной кратера. Получены зависимости между скоростью генерации NV-центров и плотностью энергии облучения. Обнаружено, что скорость процесса пропорциональна шестой степени плотности энергии, т.е. 3-ей степени плотности индуцированной в кристалле плазмы. Показано, что ширина безфононных линий NV центров в зоне облучения (около 0,3 нм по полувысоте) не менялась по сравнению с необработанным алмазом. Это свидетельствует об отсутствии лазерно-индуцированного повреждения алмазной решетки. Продемонстрировано, что генерация NV-центров имеет двухстадийный характер: на первом этапе кинетика процесса является линейной, на втором - логарифмической. Указанные наблюдения позволили предложить двухэтапный механизм лазерно-индуцированного формирования NV-центров. На первом этапе лазерное воздействие активирует ковалентные связи в кристалле и в адсорбированных кислородосодержащих молекулах. В результате происходит окисление поверхности, вследствие чего углеродные атомы покидают ее в виде окислов. При этом на поверхности образуются дефекты типа "вакансия", которые затем предположительно диффундируют вглубь кристалла и, реагируя там с замещающим азотом, формируют устойчивые азотно-вакансионные комплексы. Проведены исследования люминесценции образцов легированного алмаза, при возбуждении в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазоне. В качестве источника излучения в рентгеновском диапазоне с длиной волны 0,14 и 0,15 нм использовалась трубка с медным анодом. В качестве источника возбуждения в ультрафиолетовой области применялся эксимерный KrF лазер, с длиной волны 248 нм. Люминесценция наблюдалась на алмазных HPHT пластинах, c синтезированным методом плазменно-химического осаждения из газовой фазы тонким алмазным слоем (около 10 мкм), легированным азотом. В результате исследований показано, что под воздействием рентгеновского и ультрафиолетового излучения наблюдается сильная А-полоса люминесценции в исходной HPHT алмазной пластине на длине волны 480 нм. В пластине, с легированным слоем, наблюдается полоса в красной области, отвечающая азотным вакансиям. При этом, при возбуждении рентгеновским излучением, интенсивность пика А-полосы оказывается в 150 раз сильнее сигнала с тонкого легированного слоя. Следующим этапом являлось исследование люминесценции образца, подвергнутого облучению в электронном пучке и последующим отжигом. Полученные данные показали значительное падение интенсивности рентгенолюминесценции подложки с длиной волны 480 нм и усиление люминесценции легированного слоя. Длина волны излучения легированного слоя составляла 610 нм, что соответствует люминесценции азотных вакансий в алмазе. Исследования люминесценции, возбужденной ультрафиолетовым излучением, показывают аналогичные результаты. Интенсивность пика А-полосы становится в 30 раз менее интенсивной, чем полосы, соответствующей сигналу с легированного слоя. Полученные данные показывают перспективность применения данного подхода для создания визуализаторов рентгеновского и ультрафиолетового излучения на основе легированных алмазных пленок. Необходимо отметить, что разработка и испытания алмазного люминесцентного детектора рентгеновского излучения были запланированы на 2018 год, но успешно выполнены досрочно. Разработан и проведен анализ двух способов микропрофилирования кремниевой подложки (темплата) для синтеза CVD алмаз алмазных поверхностных структур методом реплики. В качестве поверхностной структуры был выбран дифракционный оптический элемент (ДОЭ) – делитель пучка 1:3 для длины волны λ=10,6 мкм, который демонстрирует высокую эффективность, как в случае бинарной аппроксимации, так и непрерывной, и представляет практический интерес для использования в оптических схемах с СО_2 лазером. В первом случае на темплате формировался ступенчатый (бинарный) рельеф методом стандартной фотолитографии и химического травления кремния, а во втором – непрерывный волнообразный рельеф с помощью лазерного излучения. В экспериментах использовался дисковый Yb:YAG-лазер с длиной волны 1030 нм и длительностью импульса 1 пс. С помощью трансляционного стола образец перемещался с заданной скоростью относительно лазерного пятна. В результате проведенных экспериментов были определены оптимальные параметры облучения, которые обеспечивали необходимый перепад рельефа за счет варьирования скорости сканирования. Рост алмазной плёнки на поверхности темплатов проходил непрерывно в течение 366 ч в СВЧ-плазмохимическом реакторе. После синтеза алмазных плёнок толщиной 550-860 мкм ростовые стороны были подвергнуты шлифовке и полировке, в результате чего шероховатость была снижена со 150 мкм до 5 нм. Анализ нуклеационной стороны с помощью растровой электронной микроскопии и интерференционного профилометра показал, что высота и период структур, полученные в результате лазерной абляции, с высокой точностью соответствуют расчетным значениям и составляют 3 мкм и 100 мкм соответственно. Для П-образного профиля период и высота структур составили 100 мкм и 4,1 мкм, что также близко к результатам расчета. Однако шероховатость на неполированной нуклеационной стороне оказалась гораздо выше ростовой для обоих видов рельефа: 700 нм для волнообразного, 50 нм для ступенчатого. Шероховатость алмаза 700 нм полностью соответствует шероховатости кремниевого темплата, обработанного лазером, и связана с образованием поверхностных лазерно-индуцированных периодических структур. Испытание изготовленных делителей пучка запланировано на следующий год работы по проекту. Предложен и впервые экспериментально реализован полностью углеродный двумерный метаматериал на основе алмазной подложки и лазерно-индуцированных поверхностных графитизированных структур. Методом лазерного рисования был создан субволновой поляризатор излучения в ТГц диапазоне частот, представляющий собой периодические (период 30 мкм) графитизированные полосы (ширина 15 мкм, длина 4000 мкм, толщина ≈200 нм) на алмазной подложке. Измеренные спектры пропускания в диапазоне 31 – 39 см^(-1) для перпендикулярной (p) и параллельной (s) ориентации поляризации излучения относительно проводящих полос продемонстрировали, что в первом случае образец прозрачен, а во втором – нет. Предложен и опробован комбинированный метод управления электронными свойствами графеновых структур за счет реверсивного вытеснения водного адсорбата с интерфейса CVD графен- гидрофильная подложка SiO_2/Si молекулами этилового спирта в сочетании с локальным перераспределением адсорбата на данной границе при многоимпульсном низкоинтенсивном лазерном воздействии. Продемонстрирована возможность снижение работы выхода электрона из графена на 150 мэВ относительно исходного уровня в 5,3эВ за счет частичного замещения/вытеснения молекул водного адсорбата молекулами этанола и локального лазерно-индуцированного перераспределения водно-спиртового адсорбата на границе графен-подложка. Разработано и протестировано на лучевую стойкость антиотражающее покрытие для алмазной оптики позволяющее работать в широком спектральном ИК диапазоне (8-12мкм) с минимальными оптическими потерями. Показано, что элементы из поликристаллического алмаза с таким покрытием способны выдерживать экстремальные лучевые нагрузки: до 3МВт/cм^2 в непрерывном режиме лазерного воздействия CO_2 лазера, и до 50МВт/см^2 при наносекундном (~100нс) воздействии импульсного CO_2 лазера. На данном этапе работы проведено моделирование прохождения жесткого рентгеновского излучения через компоненты на основе поликристаллического алмаза. Установлено, что при строгом расчете распространения жесткого рентгеновского излучения с длиной волны в несколько ангстрем через компоненты микрооптики с размерами в десятки и сотни микрон требуются трехмерные сетки из огромного числа отсчетов (10^15). Это приводит к тому, что на современных персональных компьютерах одна задача решается несколько дней. Поэтому для решения поставленных с одной стороны были предприняты усилия по увеличению производительности имеющейся вычислительной системы. С другой, разрабатываются подходы, приводящие к экономии времени расчетов и позволяющие увеличить число решенных задач. Например, если рассматривать прохождение рентгеновского излучения через последовательность одинаковых микролинз, то оказывается, что рассчитав точно прохождение излучения только через первую линзу, выходное поле можно далее умножать само на себя столько раз, сколько линз в последовательности. Это сокращает время расчета в число раз, равное числу линз в последовательности. Такое усовершенствование позволило получить кривые изменения фокусного расстояния, размеров фокусного пятна, максимальной интенсивности в фокусе и дифракционной эффективности фокусировки. Было получено, что с помощью всего 20 отверстий диаметром 10 мкм в пленке поликристаллического алмаза толщиной 10 мкм можно сфокусировать рентгеновское излучение с длиной волны 1,34 А на расстоянии 1,5 см от отверстий в отрезок шириной 200 нм. При этом максимальная интенсивность в фокусе будет в 40 раз превышать интенсивность падающего излучения. Для изготовления дифракционных оптических элементов (ДОЭ), работающих с высокоэнергетическими источниками излучения, например, c лазерами на свободных электронах в ТГц диапазоне длин волн (141 мкм) или CO_2-лазерами в среднем ИК диапазоне (10,6 мкм), в качестве исходного материала целесообразно использовать алмаз, который прозрачен в широком диапазоне длин волн, имеет рекордную теплопроводность и, например, меньшие потери на френелевское отражение по сравнению с кремнием – популярным материалом для оптики мощного терагерцового излучения. Моделирование непрерывного профиля поверхности пятизонных алмазных линз Френеля проводилось для излучения с длиной волны 141 и 10,6 мкм (фокусное расстояние 40 и 127 мм, апертура 15 и 10 мм соответственно). Отметим, что глубина профиля для алмазного терагерцового ДОЭ превышает 100 мкм. Представляется, что лазерная абляция является безальтернативным методом решения проблемы. Соответствующие эксперименты запланированы на следующий год. Предложен и опробован комбинированный метод управления электронными свойствами графеновых структур за счет реверсивного вытеснения водного адсорбата с интерфейса CVD графен- гидрофильная подложка SiO_2/Si молекулами этилового спирта в сочетании с локальным перераспределением адсорбата на данной границе при многоимпульсном низкоинтенсивном лазерном воздействии. Продемонстрирована возможность снижение работы выхода электрона из графена на 150 мэВ относительно исходного уровня в 5,3 эВ за счет частичного замещения/вытеснения молекул водного адсорбата молекулами этанола и локального лазерно-индуцированного перераспределения водно-спиртового адсорбата на границе графен-подложка. Обнаружен гироскопический эффект в полностью волоконном эрбиевом солитонном лазере с двунаправленным распространением экситонов, генерирующем сверхкороткие импульсы за счет гибридной синхронизации мод насыщающимся поглотителем на основе одностенных углеродных нанотрубок и c нелинейным вращением поляризации, осуществляемой посредством включения участка волокна с единственной поляризацией (PZ-fiber). За счет вклада нелинейности Керра (приводящей к эффектам самофазовой модуляции и самоограничения) в сдвиг фаз несущей и огибающей для солитонов, распространяющихся как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки, была осуществлена широкополосная управляемая перестройка точки смещения центра масс гироскопа посредством соответствующей корректировки внутрирезонаторной поляризации или мощности накачки. Угловая скорость изменялась в диапазоне 0,12 град / с до 90 град / с, в то время как чувствительность к вращению достигала 7 кГц / (град / с) для гироскопа с одной катушкой площадью 0,79 м^2, что согласуется с расчетным значением масштаба. Сдвиг точки смещения, отвечающий за возможности разрешения гироскопа был изучен в длинной (в течение 35-минутного непрерывного эксперимента) и короткой (~ 1 мин) временных шкалах. Продемонстрирована возможность лазерного переноса одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ), для осуществления которой применялся следующий подход: на металлизированную кварцевую подложку, выступающую в роли мишени, наносился слой водорастворимого полимера – карбоксиметил целлюлозы (КМЦ) с внедренными ОУНТ. Металлизированный слой, в нашем случае Al толщиной от 500 до 650 нм, необходим для поглощения лазерного излучения и нагрева границы металл-полимер до температуры испарения полимера. Перенос материала должен осуществляться за счет испарения тонкого слоя полимера, граничащего с металлом, чтобы исключить разрушение внедренных ОУНТ вследствие их перегрева. Для обеспечения отрыва полимера от поверхности подложки был предложен и реализован двухстадийный режим, при котором сначала обрезался контур переноса при помощи соответствующей маски, а затем осуществлялся непосредственно перенос обрезанных участков плёнки. Анализ поверхности донора и акцептора с помощью оптической микроскопии и спектроскопии КР позволил определить параметры лазерного облучения, при которых нанотрубки в полимерной матрице могут быть успешно перенесены без разрушения.

 

Публикации

1. Комленок М.С., Лебедев С.П., Командин Г.А., Пике А, Конов В.И. Fabrication and electrodynamic properties of all-carbon terahertz planar metamaterials by laser direct-write Laser Physics Letters, - (год публикации - 2018).

2. Комленок М.С., Пивоваров П.А., Володкин Б.О., Павельев В.С., Анисимов В.И., Бутузов В.В., Сороченко В.Р., Нефедов С.М., Минеев А.П., Сойфер В.А., Конов В.И. High-damage-threshold antireflection coatings on diamond for CW and pulsed CO2 lasers Laser Physics Letters, - (год публикации - 2018).

3. Кононенко ВВ, Бушуев ЕВ, Заведеев ЕВ, Волков ПВ, Лукъянов АЮ, Конов ВИ Контроль лазерной микро и нанообработки поверхности алмаза с помощью низкокогерентной интерферометрии Квантовая электроника, Том 47, № 11, с. 1012-1016. (год публикации - 2017).

4. Кононенко ВВ, Власов ИА, Гололобов ВМ, Кононенко ТВ, Семенов ТА, Хомич АА, Шершулин ВА, Кривобок ВС, Конов ВИ Nitrogen-vacancy defects in diamond produced by femtosecond laser nanoablation technique APPLIED PHYSICS LETTERS, 111, 081101 (2017) (год публикации - 2017).

5. Кононенко Т.В., Пивоваров П.А., Хомич А.А., Хмельницкий Р.А., Конов В.И. Влияние поглощающего покрытия на абляцию алмаза ИК лазерными импульсами Квантовая электроника, - (год публикации - 2018).

6. Крылов А.А., Черных Д.С., Образцова Е.Д. Gyroscopic effect detection in the colliding-pulse hybridly mode-locked erbium-doped all-fiber ring soliton laser Optics Letters, 42 (13) 2439-2442 (год публикации - 2017).

7. Крылов А.А., Черных Д.С., Образцова Е.Д. Colliding-pulse hybridly mode-locked erbium-doped all-fiber soliton gyrolaser Laser Physics, 1, 28, 015103 (год публикации - 2018).

8. Налимов А.Г., Котляр В.В., Конов В.И. Моделирование фокусировки жесткого рентгеновского излучения последовательностью цилиндрических отверстий в алмазной пленке Компьютерная оптика, № 6, 41, 796-802 (год публикации - 2017).

9. Пивоваров П.А., Фролов В.Д., Заведеев Е.В., Конов В.И. Лазерно-индуцированная модификация графена в присутствии этанола на границе графен–подложка Квантовая электроника, 11, 47,1017-1022 (год публикации - 2017).


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В проекте продолжалась разработка нового научного направления, находящегося на стыке лазерной физики, оптики и новых материалов – углеродной фотоники. Суть его заключается в создании, исследовании свойств и тестировании оптических элементов и устройств на базе уникальных синтетических углеродных материалов (CVD алмаза, одностенных углеродных нанотрубок и графена). Исследования велись по следующим основным проблемам: - механизмы и закономерности лазерной абляции алмазных материалов; - оптическая функционализация алмаза; - рентгеновская алмазная оптика; - разработка элементов фотоники на основе одностенных углеродных нанотрубок и графена. Исследована возможность повышения качества и скорости абляционной лазерной обработки алмаза с помощью предварительного нанесения сильнопоглощающих покрытий (графит или металл). Проведено сравнение результатов воздействия импульсов длительностью 1 пс и 10 нс (λ= 1,03 мкм). Главный результат заключается в том, что при многократном действии интенсивных ультракоротких импульсов поглощающие слои практически не влияют на формирование и рассеивающие свойства дефектной зоны внутри алмаза под пятном облучения. В то же время при использовании наносекундного излучения поглощающие покрытия позволяют значительно (до единиц процентов) снизить потери на рассеяние. Однако в случае более длинных импульсов шероховатость облученной поверхности возрастает. Продемонстрировано существование термохимического режима лазерной абляции алмаза при высоких (до 250 кГц) частотах повторения пикосекундных лазерных импульсов в процессе формирования глубоких резов (аспектное отношение 10). Показано, что обдув зоны воздействия струей кислорода дает значительно более высокие скорости абляции алмаза по сравнению с нормальным воздухом и обдувом струей аргона. Наблюдаемый эффект связывается с дополнительным энерговыделением при интенсивном окислении графитизированного слоя струей кислорода в канале, нагреваемом совместным действием поглощенного излучения и экзотермической реакции окисления. Продолжены исследования режима лазерной наноабляции. Впервые изучены особенности этого режима при пониженных давлениях воздуха. Обнаружена немонотонная зависимость скорости наноабляции от давления. Оказалось, что при давлении 10^-5 торр наблюдается 20-кратный рост скорости по сравнению с атмосферным воздухом. Наиболее вероятной причиной аномального роста скорости наноабляции является удаление в разреженной атмосфере воды, адсорбированной на гидрофильной поверхности алмаза и препятствующей поступлению кислорода к зоне реакции на облучаемой поверхности. Другая, и достаточно логичная, закономерность при давлениях меньших 10^-5 торр заключается в снижении скорости окисления алмазной поверхности по мере уменьшения парциального давления кислорода. О смене механизмов фотоиндуцированного травления алмазной поверхности свидетельствует также различная функциональная зависимость скорости наноабляции от числа лазерных импульсов. Представлены новые результаты по механизму формирования центров окраски азот-вакансия (NV) в приповерхностном слое алмаза в режиме лазерной наноабляции. Целью данного этапа было получение зависимости скорости образования NV–центров от концентрации фотоиндуцированной плазмы в алмазе. Для измерения концентрации носителей в алмазе применялась фемтосекундная интерферометрия. Сложность применения этого метода заключается в том, что он позволяет измерять концентрацию только на расстоянии 50 мкм от поверхности и глубже, а воздействующее излучение поглощается в более тонком приповерхностном слое. Чтобы решить эту проблему вначале в объеме алмаза определялась величина двухфотонного поглощения света, а затем с ее помощью вычислялась концентрация носителей. Эта величина сопоставлялась со скоростью генерации NV-центров, которая определялась как отношение прироста (от импульса к импульсу) интенсивности фотолюминесцентного сигнала, регистрируемого в конфокальном микроскопе. Установлено, что скорость генерации NV – центров в алмазе в режиме наноабляции пропорциональна третьей степени плотности фотоиндуцированной плазмы. Предложен новый подход к созданию дифракционных оптических элементов (ДОЭ) с использованием интенсивных ультракоротких лазерных импульсов, который позволяет избежать прямую абляционную обработку алмазной пластины, которая как было нами показано ранее сопровождается оптическим пробоем алмаза и сильным рассеянием света. Примененный подход основан на использовании метода реплики, суть которого заключается в следующем. Алмазная CVD пластина осаждается на предварительно профилированную кремниевую подложку (темплат). Пластина в процессе осаждения с нуклеационной стороны (прилегающей к темплату) приобретает форму обратную той, которая создана каким-либо образом на поверхности кремниевой подложки. Далее подложка удаляется химическим травлением, чтобы получить чисто алмазный ДОЭ с заданным профилем. В наших опытах негатив требуемой структуры создавался на поверхности кремниевой подложки методом лазерной абляции. Принципиальным моментом разрабатываемой технологии является нанесение на поверхность темплата перед CVD процессом алмазных наночастиц (центров зародышеобразования) с высокой концентрацией. В результате удалось получить близкие к расчетным и четко повторяющие детали профиля структурированной кремниевой подложки. Шероховатость алмазных структур (не выше 0,5-1 мкм) определялась выбором режима лазерной абляции темплата. Это позволило избежать сколько-нибудь значительных потерь на рассеяние для изготовленных цилиндрически линз Френеля для излучения СО2 –лазера (λ= 10,6 мкм) и тем более терагерцового лазера на свободных электронах (λ= 140 мкм), о чем свидетельствуют спектры пропускания центральных зон линз в ИК и ТГц диапазонах. Измерены также параметры сфокусированного излучения CO2 лазера, которые демонстрируют высокую дифракционную эффективность созданных алмазных ДОЭ (97%). На первом этапе проекта был предложен и экспериментально реализован полностью углеродный двумерный метаматериал на основе алмазной подложки и лазерно-индуцированной поверхностной графитизированной структуры. Непрозрачная структура в виде решетки работала как поляризатор ТГц излучения в диапазоне 31-39 см-1. В результате проведенного анализа результатов опытов, которые позволили определить ряд необходимых параметров, а также разработки теоретической модели удалось описать и предсказать электромагнитные свойства алмаз/графитовых поверхностных микроструктур. Расчетные спектры пропускания находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными. Полученное в результате численного моделирования значение электропроводности графитизированного слоя позволяет предсказать оптические свойства алмаз/графитовых структур и в других спектральных диапазонах, включая средний ИК. Метод микроструктурирования объема алмаза с помощью острой фокусировки ультракоротких лазерных импульсов открыл возможность создавать внутри диэлектрической алмазной матрицы проводящие графитизированные 3D микроэлементы. Комбинации таких элементов позволяют создавать трехмерные углеродные оптические структуры, которые могут обладать уникальными фотонными свойствами. Наиболее простым элементом, процедура формирования которого нами хорошо отлажена, является прямая нить. Была разработана модель для расчета оптических свойств (спектры отражения, пропускания и поглощения излучения) целого ряда периодических фотонных структур в объеме алмаза. Среди исследованных структур наибольший интерес представляет структура типа «поленница со сдвигом», которая демонстрирует хиральные фотонные свойства. При прохождении сквозь нее излучения с круговой поляризацией, коэффициент пропускания структуры зависит от направления вращения поляризации: при вращении по часовой стрелке пропускание на 30% выше (в узком спектральном диапазоне для заданных размеров структуры). Оптимизация параметров структуры должна повысить хиральную чувствительность такой 3D фотонной структуры, что позволит создать новый класс сенсоров излучения. Важной основой для понимания и моделирования 3D алмаз-графитовых структур играют проводимые в рамках проекта фундаментальные исследования процессов объемной лазерной графитизации алмаза. В частности, был выявлен эффект саморегуляции положения фронта растущей графитизированной нити относительно фокальной плоскости линзы. Получены новые данные по микро и наноструктуре, а также электропроводности графитизированных нитей. Высокий показатель преломления алмаза приводит к значительным потерям на отражение (около 30% от двух граней). Для решения этой проблемы в рамках проекта была разработана технология напыления однослойного антиотражающего покрытия для излучения с λ= 10.6 мкм из PbF2 (показатель преломления 1,55-1,56). Измерения дали значение коэффициента пропускания 98,5-99,0%. Лучевая стойкость покрытий для непрерывного и импульсного излучения СО2 – лазера составила 4 МВт/см2 и 250 МВт/см2, соответственно. Предложен и исследован алмазный визуализатор мощного рентгеновского излучения. Датчик имеет двуслойную структуру и состоит из монокристаллической алмазной подложки, на которую методом CVD нанесена эпитаксиальная алмазная пленка, легированная азотом и кремнием. Визуализация излучения 8,05 и 8,95 кэВ от рентгеновской трубки с хорошим качеством изображения осуществлялась по наиболее сильной линии люминесценции азот-вакансия. Алмазные визуализаторы имеют прекрасные перспективы использования в мощных ускорителях для контроля профиля рентгеновского излучения, а также выполнять функции тонких, широкоапертурных, прочных и термически стабильных окон и других проходных элементов. Еще одной областью применения алмаза в рентгеновской технике должны стать фокусаторы, построенные по принципу ДОЭ и представляющие собой совокупность отверстий различной формы в алмазной пластине. В настоящей работе теоретически показано, что рентгеновское фокусирующее дифракционное устройство (эквивалентное ДОЭ) может быть создано на базе матрицы элементов, каждый из которых представляет собой комбинацию центральной и двух боковых симметрично расположенных полостей в алмазной пластине различной формы и размеров. В части одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ) сделаны две работы. Создан и исследован полностью волоконный гольмиевый лазер с двумя нелинейными элементами: поляризатором и пленкой из прозрачной карбоксиметилцеллюлозы, в которую однородно диспергированы ОУНТ. Такая гибридная схема синхронизации мод позволила генерировать импульсы с λ= 2072 или 2082 нм, длительностью не более 1,5 пс, частотой повторения 14,9 МГц и средней мощностью 5 мВт. Усовершенствован метод лазерного переноса ОУНТ с прозрачной пластины-донора на кварцевую пластину акцептор. Реализована двухэтапная схема переноса, которая позволила создавать матрицы из площадок размером 6060 мкм, содержащих ОУНТ. Завершена серия экспериментов по исследованию обнаруженного нами эффекта: модификации графеновых слоев на кремниевых подложках в воздухе. Ранее было показано, что локальное лазерное изменение профиля и электронных свойств графена обусловлены многократным низкоинтенсивным импульсным воздействием и радиальным вытеснением тонкого слоя воды, адсорбированной из воздуха и находящейся в зазоре между графеном и подложкой. На данном этапе продемонстрировано индуцированное излучением изменение оптических свойств графена в тех же условиях (с помощью вакуумной Фурье спектроскопии) и влияние на этот эффект толщины адсорбированного водного слоя. Варьирование толщины слоя осуществлялось как с помощью лазерного облучения, так и путем его вытеснения в парах ацетона. Показано, что присутствие в воздухе водного адсорбата на границе графен-подложка вызывает модуляцию оптического отклика от графена.

 

Публикации

1. Арутюнян Н.Р., Комленок М.С., Кононенко Т.В., Дежкина М.А., Попович А.Ф., Конов В.И. Printing of single-wall carbon nanotubes via blister-based laser-induced forward transfer Laser Physics, - (год публикации - 2018).

2. Ашиккалиева К.Х., Кононенко Т.В., Конов В.И. Graphitization wave in diamond induced by uniformly moving laser focus Optics and Laser Technology, 107, 204-209 (год публикации - 2018).

3. Ашиккалиева К.Х., Кононенко Т.В., Образцова Е.А., Заведеев Е.В., Ашкинази Е.Е., Михуткин А.А., Хомич А.А., Конов В.И. Nanostructured interior of laser-induced wires in diamond Diamond and Related Materials, 91, 183–189 (год публикации - 2019).

4. Комленок М.С., Тиходеев С.Г., Вайс Т., Лебедев С.П., Командин Г.А., Конов В.И. All-carbon diamond/graphite metasurface: Experiment and modeling Applied Physics Letters, 113(4):041101 (год публикации - 2018).

5. Кононенко В.В., Власов И.И., Заведеев Е.В., Хомич А.А., Конов В.И. Correlation between surface etching and NV centre generation in laser-irradiated diamond APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING, 124, 3, 226 (год публикации - 2018).

6. Налимов А.Г., Котляр В.В., Кононенко Т.В., Конов В.И. РЕНТГЕНОВСКОЕ АЛМАЗНОЕ ФОКУСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО НА БАЗЕ МАССИВА ИЗ ТРЕХКОМПОНЕНТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Компьютерная оптика, Т. 42, № 6 (год публикации - 2018).

7. Осадчий А.В., Власов И.И., Кудрявцев О.С., Седов В.С., Ральченко В.Г., Батыгов С.Х., Савин В.В., Ершов П.А., Чайка В.А., Нарикович А.С., Конов В.И. Luminescent diamond window of the sandwich type for X-ray visualization Applied Physics A Materials Science & Processing, 124, 12, 807 (год публикации - 2018).

8. Пивоваров П.А., Павельев В.С., Сойфер В.А., Черепанов К.В., Анисимов В.И., Бутузов В.В., Сороченко В.Р., Артюшкин Н.В., Рогалин В.Е., Щебетова Н.И., Плотниченко В.Г., Конов В.И. Антиотражающее покрытие элементов силовой алмазной оптики для CO2-лазеров Квантовая электроника, №11, том 48, стр.1000-1004 (год публикации - 2018).

9. Пивоваров П.А., Фролов В.Д., Заведеев Е.В., Конов В.И. Изменение электронных свойств графена в присутствии паров ацетона Краткие сообщения по физике ФИАН, №7, стр.24-31 (год публикации - 2018).

10. Филатова С.А., Камынин В.А., Арутюнян Н.Р., Пожаров А.С., Образцова Е.Д., Итрин П.А., Цветков В.Б. Сравнение режимов синхронизации мод в гольмиевом волоконном лазере Квантовая электроника, - (год публикации - 2018).

11. Филатова С.А., Камынин В.А., Арутюнян Н.Р., Пожаров А.С., Трикшев А.И., Жлуктова И.В., Золотовский И.О., Образцова Е.Д., Цветков В.Б. Hybrid mode-locking of an all-fiber holmium laser Journal of the Optical Society of America B, 35 (12) 3122-3125 (год публикации - 2018).