Публикация физиков Томского госуниверситета выдвинута научным комитетом «Международные награды за исследования в области передовых наноматериалов и нанотехнологий» для получения премии в номинации «Награда за выдающиеся достижения». Статья опубликована в научном журнале Carbon (Scopus, Q1), в ней ученые предложили новые низкоразмерные материалы, обладающие экстремальными физическими и химическими свойствами. Такие материалы можно использовать для создания прорывных разработок в сфере квантовых компьютеров, квантовых и биомедицинских технологий.
В статье о новых наноматериалах физики предложили и теоретически исследовали новые низкоразмерные наноматериалы на основе двухслойного графена, имеющие экстремальные структуру и физико-химические свойства. Особое внимание они уделили изучению спиновых и квантовых свойств предложенных материалов в сочетании с детальным рассмотрением их топологической и квантовой стабильности.
Наноматериалы имеют уникальные физические и химические свойства, которые резко отличаются от свойств молекул и твердых кристаллических тел. Как отметила профессор кафедры оптики и спектроскопии физического факультета ТГУ Ольга Чайковская, в центре внимания современного материаловедения находятся передовые спин-поляризованные органические квантовые материалы для создания новых высокоэффективных светоизлучающих гетероструктур. В ближайшее время такие наноматериалы будут использоваться для создания прорывных разработок в области квантовых компьютеров и квантовых технологий, а также биомедицинских технологий, включая материалы для магнитной томографии и определение ряда биомаркеров в биопробах с аттомольной чувствительностью.
– Обычно синтез и экспериментальные исследования низкоразмерных материалов и гетероструктур на их основе являются дорогостоящими и сложными, требуют уникальных экспериментальных установок – синхротронов, ионных ускорителей, магнитно-резонансных спектрометров, томографов и других. Еще одна сложность: исследования ведутся, как правило, методом проб и ошибок, так как к наноматериалам в связи с их квантовой природой неприменимы методы, основанные на простых предсказаниях и ожиданиях, – поясняет Ольга Чайковская. – Мы для успешного предсказания новых низкоразмерных материалов и гетероструктур на их основе используем теоретические методы расчета атомной и электронной структуры, основанные на теории функционала плотности как в кластерном, так и в зонном приближении. Это позволяет нам предсказывать наноматериалы с экстремальной структурой и определять спектр их применения в науке и технике.
Статья «Экстремальная структура и спонтанное снятие спинового вырождения в легированном перфорированном двухслойном графене» опубликована научным коллективом, в составе которого сотрудники лаборатории фотофизики и фотохимии молекул Томского госуниверситета – научный сотрудник Павел Аврамов и заведующая лабораторией Ольга Чайковская, а также аспирантка физического факультета ТГУ Юлия Мельчакова. Соавторами ученых ТГУ стали профессор института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН Леонид Чернозатонский, профессор факультета материаловедения и наноинженерии Университета Райса Борис Якобсон (США), профессор факультета физики Университета Софии Николай Витанов (Болгария) и аспирант этого же университета Тихомир Тенев.
Для справки. Премия «Международные награды за исследования в области передовых наноматериалов и нанотехнологий» (The International Research Awards on Advanced Nanomaterials and Nanotechnology) – научная награда за выдающиеся исследовательские достижения и благотворительность ученых, вдохновителей и экспериментаторов в области наноматериалов и нанотехнологий.
Научный журнал Carbon публикует статьи про оригинальные исследования углеродистых твердых веществ с упором на материалы на основе графена; выпускается издательством Elsevier – одним из четырех крупнейших научных издательских домов в мире.