Прибор различает в кромешной тьме объекты и людей, благодаря небольшому устройству ─ микроканальной пластине. Она пронизана сетью тончайших микроканалов. Разработка высокотехнологичная, но и у неё есть предел возможностей. Преодолеть этот порог, сделать так, чтобы камера видела чётче и ярче без конструктивных изменений самого прибора ─ задача нетривиальная. Новосибирские учёные рискнули её решить.

По словам старшего научного сотрудника Института неорганической химии СО РАН Ксении Жериковой, разрабатывается способ покрытия внутренних стенок каналов, не меняя технологии. В качестве основы для покрытия новосибирцы предлагают использовать оксид магния. Научный трюк ─ в технологии нанесения. Вещество как облако обволакивает пластину, разлагается и оседает на поверхности микроканалов. Процесс происходит в реакторе под воздействием высоких температур.

Метод химического осаждения из газовой фазы хорош тем, что наносить покрытие можно на предметы любой формы. Это возможно за счёт того, что металлорганические соединения, из которых формируется покрытие, внутри реактора находятся в виде газового облака.

Однако возникла проблема: картинка настолько чёткая и яркая, что быстро «застывает», отпечатывается на экране навсегда. Это так называемый эффект памяти. Чтобы его избежать, химики испытывают оксид магния в паре с другими соединениями.

«Возникла проблема, которую мы стараемся решить путём добавления дополнительных металлов, чтобы при сохранении интенсивности изображения избежать появления эффекта памяти», ─ пояснила Ксения Жерикова.

Пока готовую разработку не предложила ни одна научная группа. Хотя известно, что эксперименты с покрытиями для многоканальных пластин давно и всерьёз ведут учёные нескольких стран. В случае удачного результата при относительно невысоких затратах производители в перспективе смогут улучшить характеристики приборов в разы. И не только для ночного видения, а, например, тепловизоров со схожим принципом работы.

Газотурбинные двигатели ─ сложнейшие инженерные конструкции. Их эксплуатируют на морских судах в крайне суровых температурных условиях. Внутри установки температура повышается до 1000 градусов. Чтобы продлить срок службы элементов, их покрывают особой защитной плёнкой.

Новосибирцы предложили свою оригинальную технологию.

«Исходный порошок засыпается в бункер, пары вещества попадают на поверхность сложной геометрической формы», ─ рассказывает научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Роман Шутилов.

В основе покрытия ─ оксиды циркония, иттрия, другие металлы с низкой теплопроводностью. В реакторе порошок преобразуется в газ. Облако частиц оседает на поверхности изделия, образуется прочный, долговечный слой, защищающий металл от трещин и сколов.

Первоочередная задача разработки ─ защита двигателя от высоких температур.

По словам Романа Шутилова, термобарьерное покрытие понижает температуру металлической основы лопатки как минимум на 100 градусов.

Покрытие позволит продлить срок службы элементов двигателей и эксплуатировать их в экстремальных условиях. Газотурбинные двигатели применяются в самолётах, вертолётах, различных летательных аппаратах и на морских судах, уточняет заведующая лабораторией Института неорганической химии СО РАН, профессор РАН Тамара Басова.

Преимущество метода ─ экономичность. Готовое изделие дешевле аналогов. Правда, признаются учёные, технология требует доработки оптимального состава покрытия и условий нанесения.

Работа выполнена под руководством профессора, д.х.н. Игоря Константиновича Игуменова.

Производство кристаллов редкое, а технология, которую применяют сибиряки – уникальная. Искусственно синтезированные кристаллы используют для изучения тайн космоса, а также для решения вполне земных задач, например, в диагностике онкозаболеваний.

Образец кристалла германата висмута участвовал в эксперименте по изучению космических лучей в Швеции, где его запускали на аэростате. В таких исследованиях важно исключить влияние атмосферы, чтобы детектор фиксировал только важные события. Кристалл счищал всё лишнее, как шелуху.

«Они выполняют функцию защитного экрана. Потому что взаимодействие обшивки корабля с излучением порождает другие частицы, которые будут искажать исходный сигнал», ─ пояснил заведующий лабораторией Института неорганической химии СО РАН Владимир Шлегель.

Новосибирские монокристаллы ─ одни из лучших в мире. Их устанавливают на борту космических установок, используют в геологоразведывательных приборах, в системах поиска взрывчатки. Кроме того, они ─ важный элемент томографов. Американские и японские производители медицинского оборудования зачастую используют именно сибирские кристаллы.

«По качеству кристаллов мы остаёмся на вершине, ─ констатирует директор Института неорганической химии СО РАН Константин Брылёв. ─ Это обусловлено квалификацией людей и оборудованием, которое многолетним инженерным трудом доводилось до совершенства».

 

В сравнении с классическим методом выращивания кристаллов, тот, что применяют сибиряки ─ оригинальный. Он позволяет получать изделия с улучшенными оптическими характеристиками, особенно чистые, без малейших искажений. К тому же, самые крупные в своём классе.

Монокристаллы хоть и напоминают с виду стекло, но на этом их сходство заканчивается. Плотность вещества близка к плотности стали. Технология более экономична и практически безостаточна. В классическом варианте в остатках бывает более 50%, у новосибирских учёных ─ 10%. Это важный экономический фактор.

Новосибирские кристаллы помогают корейским астрофизикам расширять познания о Вселенной, искать следы тёмной материи, установить массу нейтрино ─ крошечных космических частиц, которые испускают умирающие звёзды. В планах сибиряков ─ участие и в других крупных международных проектах.

В лаборатории теоретическая химия превращается в практическую. Небольшие пластинки - опытные образцы - покрыты особым гибридным материалом, который отвечает на выдыхаемый человеком воздух - данные считывает компьютер - замеряет электрическое сопротивление. Если слишком много аммиака - у человека не в порядке почки, если избыток СО2 - возможна пневмония. В пандемию разработка приобрела особую значимость она позволит бесконтактно определять больных, быстро и без лишних процедур.

Кристаллы для поиска темной материи выращивают в Новосибирске