КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
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 проекта 22-23-00973

НазваниеМозаичные фотонные кристаллы на основе анодного оксида алюминия

Руководитель Кушнир Сергей Евгеньевич, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-402 - Электрохимия и коррозия металлов

Ключевые слова одномерный фотонный кристалл, фотонная запрещённая зона, анодный оксид алюминия, пористость, анодирование, кристаллографическая ориентация, алюминий, поликристалл, плёнка

Код ГРНТИ31.15.33

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
С начала XXI века наблюдается бум научных исследований, направленных на создание и изучение материалов, способных управлять световыми потоками. Такими объектами являются фотонные кристаллы – материалы с периодическим изменением диэлектрической проницаемости на масштабах, сопоставимых с длиной волны света. Результаты фундаментальных исследований пророчат новые практические применения фотонных кристаллов в области создания оптической памяти, оптических диодов, переключателей и лазеров. Наиболее заманчивой перспективой использования фотонных кристаллов является фотонная вычислительная машина, для которой теоретически уже разработаны отдельные логические элементы на основе фотонных кристаллов, её общая структура и принципы работы. Однако для практической реализации этих разработок необходим высоко воспроизводимый и масштабируемый метод получения высококачественных фотонно-кристаллических материалов. Простая, масштабируемая и широко используемая в промышленности технология анодирования алюминия имеет все шансы, чтобы стать искомым решением для изготовления фотонно-кристаллических структур. Поэтому чрезвычайно актуальным является разработка методики синтеза высококачественных одномерных фотонных кристаллов и микрорезонаторов на основе анодного оксида алюминия (АОА) с прецизионной модуляцией показателя преломления. В последнее время начали появляться работы, посвящённые созданию химических сенсоров на основе фотонных кристаллов из анодного оксида алюминия, детектирующие катионы тяжёлых металлов и биологически активные вещества. Было показано, что несомненным преимуществом таких сенсоров является возможность определения концентрации анализируемого вещества in situ в режиме реального времени. Поскольку концентрация анализируемого вещества определяется из величины сдвига характеристического пика на спектре пропускания/отражения фотонного кристалла, то для повышения чувствительности таких сенсоров необходимо уменьшить полуширину данной спектральной характеристики. Необходимо отметить, что во всех этих работах использовали поликристаллические алюминиевые подложки. Одной из возможных причин, приводящих к уширению характеристического пика, может выступать влияние кристаллографической ориентации зёрен поликристаллической алюминиевой подложки на положение фотонной запрещённой зоны фотонного кристалла. Ранее было обнаружено, что кинетика образования оксидной плёнки при анодировании монокристаллических алюминиевых подложек с различной кристаллографической ориентацией существенно различается. Данный факт может приводить к различию скоростей образования фотонного кристалла на основе анодного оксида алюминия на различных зёрнах поликристаллической алюминиевой подложки и, как следствие, образованию мозаичного фотонного кристалла, состоящего из участков, в которых положение фотонной запрещённой зоны различается. Визуально этот эффект выражается в различии цвета этих участков, а сам фотонный кристалл выглядит как мозаика (в случае относительно большого размера зёрен). В результате характеристический пик на спектре, снятом с области фотонного кристалла, в которой расположено несколько зёрен, оказывается шире, чем в случае съёмки с отдельного зерна. В рамках настоящего проекта будут получены систематические данные о зависимости скорости формирования АОА при различных напряжениях анодирования в растворах серной, щавелевой, селеновой и фосфористой кислот от кристаллографической ориентации алюминиевой подложки. Эти данные внесут весомый вклад в фундаментальные знания об электрохимических процессах, происходящих при анодировании алюминия. Будут установлены экспериментальные зависимости параметров фотонной запрещённой зоны фотонных кристаллов на основе АОА от кристаллографической ориентации алюминиевой подложки. А также определены оптимальные условия анодного окисления алюминия, приводящие к формированию фотонных кристаллов с наиболее и наименее выраженным эффектом мозаичности, при использовании электролитов на основе серной, щавелевой, селеновой и фосфористой кислот. Полученные данные заложат фундамент для будущих исследований, направленных на разработку методов синтеза более совершенных фотонно-кристаллических структур на основе АОА с улучшенными оптическими характеристиками.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---