Лаборатория синхротронного излучения и спектроскопии твердого тела

Сокращенное название: ЛСИСТТ

В составе структурного подразделения::

Телефон: +7 495 939 25 71

Адрес: Россия, Москва, микрорайон Ленинские Горы, 1с2 (южное крыло физического факультета МГУ), комната 6-19

 

Лаборатория синхротронного излучения и спектроскопии твердого тела

Лаборатория синхротронного излучения и спектроскопии твердого тела (ЛСИСТТ) берет свое начало с 1975 года, когда была сформирована научная группа под руководством кандидата физико-математических наук П.В. Чернова. В 1989 году эта группа была преобразована в лабораторию спектроскопии твердого тела. Ее основной задачей на длительный период времени стало исследование радиационных дефектов в чистых и легированных кварцевых стеклах, а также изучение стойкости волоконных световодов к воздействию жесткого электромагнитного излучения. В 1998 году эту лабораторию возглавил доктор физико-математических наук профессор Виталий Васильевич Михайлин. В связи с появлением новой тематики лаборатория получила название лаборатории синхротронного излучения и спектроскопии твердого тела. В.В. Михайлин возглавлял ЛСИСТТ до октября 2013 года. В настоящее время ЛСИСТТ руководит доктор физико-математических наук Андрей Николаевич Васильев.

Вопросы исследования радиационной стойкости стекол и изготовленных из них световодов в ЛСИСТТ успешно развивались в рамках общей поставленной задачи в стране – создать отечественную волоконную оптику с высокими рабочими параметрами. За более чем двадцатилетний период работы по этому направлению в содружестве с Научным центром волоконной оптики РАН в ЛСИСТТ были созданы оригинальные спектроскопические методики по изучению механизмов развития радиационных оптических потерь в световодах, обнаружен ряд новых центров окраски, отвечающих за эти потери, открыты эффекты, связанные с трансформацией таких центров под действием светового излучения или в присутствии молекулярного водорода. Все это позволило сформулировать основные принципы создания радиационно стойких волоконных световодов и выявить основные пути для реализации данного направления.

К началу 2000-х годов расширилась и научная тематика ЛСИСТТ за счет исследований методами спектроскопии свойств пористых диэлектриков при их легировании различными примесями с помощью сверхкритических флюидных технологий. С помощью таких технологий можно было получать в конечном итоге металлические наночастицы внутри объема материала и создавать новые нанокомпозитные материалы с интересными свойствами, которые используются для ряда направлений. Технологическая база для развития данной тематики в отделе физических проблем квантовой электроники создавалась под руководством кандидата физико-математических наук Алексея Ольгердовича Рыбалтовского. На протяжении всего периода своей деятельности группа А.О. Рыбалтовского работает в тесном контакте с целым рядом академических институтов России (Центр волоконной оптики РАН, Институт прикладных лазерных и информационных технологий РАН, Институт химической физики РАН), в результате чего совместно с сотрудниками этих институтов за это время опубликовано около двух сотен работ в ведущих российских и зарубежных изданиях. Деятельность группы, начиная с середины 90-х годов, постоянно финансово поддерживается грантами Российского фонда фундаментальных исследований. В настоящее время ведущие сотрудники группы имеют три таких гранта на общую сумму около трех миллионов рублей. В рамках этих проектов с привлечением студентов-дипломников и аспирантов проводятся актуальные исследования в области создания новых магнитных, люминесцентных материалов и нанокомпозитов с использованием прогрессивных сверхкритических флюидных и лазерных технологий, которые в будущем могут найти свое применение в биомедицине и в оптоэлектронике.

Другая группа под руководством Андрея Николаевича Васильева (ранее под руководством В.В.Михайлина), занимается физикой взаимодействия излучения с диэлектрическими кристаллами. Основные достижения связаны с исследованиями люминесценции широкозонных диэлектриков, применяемых в качестве люминофоров, рентгеновских запоминающих экранов и сцинтилляторов для физики высоких энергий и медицины, исследованиями новых механизмов люминесценции, в частности, крослюминесценции и люминесценции с переносом заряда. Установлены корреляции в спектрах возбуждения на порогах поглощения в кристаллофосфорах, обнаружен переход от постоянного квантового выхода к постоянному энергетическому выходу люминесценции при увеличении энергии возбуждающих фотонов.

В 2000 году А.Н. Васильев, В.В. Михайлин и И.А. Каменских получили Ломоносовскую премию МГУ II степени за работу «Исследование механизмов релаксации энергии в диэлектриках с применением синхротронного излучения».

С 2007 года в ЛСИСТТ проводятся теоретические исследования релаксации высокоэнергетических электронных возбуждений в диэлектриках. Появление этого направления связано с переходом А.Н. Васильева с физического факультета в НИИЯФ. Изучены процессы размножения электронных возбуждений, созданных фотонами ультрафиолетового и мягкого рентгеновского диапазона, и получены ограничения на эффективность преобразования энергии в сцинтилляторах, объяснен существенно неэкспоненциальный характер кинетики затухания люминесценции. Объяснен нагрев электронов в диэлектриках при возбуждении инфракрасным фемтосекундным лазером за счет межветвевых переходов в зоне проводимости.

Большое внимание в ЛСИСТТ уделяется как теоретическим, так и экспериментальным работам в области физики сцинтилляционных кристаллов. В частности, большой вклад внесен в понимание непропорциональности отклика сцинтиллятора энергии падающего гамма-кванта – явлению, которое препятствует достижению теоретического предела энергетического разрешения сцинтиллятора. Исследуются новые сцинтилляционные материалы, предназначенные для сложных экспериментов, например, материалы для криогенных фонон-сцинтилляционых детекторов на основе молибдатов для экспериментов по поиску двойного безнейтринного бета-распада и экспериментов по поиску темной материи. Одним из новых направлений исследований является разработка фундаментальных основ сцинтилляционной регистрации с высоким временным разрешением (до 10 пс). Такие требования предъявляются к сцинтилляторам для будущих поколений детекторов в физике высоких энергий и во время-пролетных медицинских позитрон-эмиссионных томографах. Другим важным направлением исследований является выяснение механизмов увеличения сцинтилляционного выхода в смешанных кристаллах, что является перспективным направлением в инженерии сцинтилляционных материалов.