Международное сотрудничество

Институты ННЦ РАН принимают участие в выполнении большого количества международных научных программ и проектов, среди которых такие крупные проекты, как «Международный термоядерный экспериментальный реактор (ITER)», «Лазерный интерферометр для гра-витационных наблюдений (LIGO)», «Компактный линейный коллайдер» (CLIC), «Развитие инфраструктуры исследований экстремальных световых полей» (ELI), «Мощные лазеры для исследований в энергетике» (HIPER), Европейское научное объединение «Полупроводниковые ис-точники и детекторы в области терагерцовых частот» (сетевой проект (GDR-E)).
В рамках межакадемических соглашений о безвалютном обмене ведется сотрудничество с академиями наук Австрии, Финляндии, Фран ции, Венгрии, Чехии, Болгарии, Греции. Двустороннее сотрудничество в рамках прямых связей осуществляется с широким кругом научных уч-
реждений США, Великобритании, Германии, Японии, Швеции, Швейцарии, Финляндии, Италии, Франции, Канады, Кореи, а также Беларуси и Украины. Ряд проектов выполняется институтами ННЦ РАН в рамках научных программ ЕС и при поддержке международных научных фондов (МНТЦ, CRDF и др.).

Наиболее значимые результаты международного сотрудничества институтов ННЦ РАН

Гирорезонансные СВЧ-приборы нового поколения. Впервые в мире разработан и создан двухчастотный гиротрон мегаваттного уровня мощности, обеспечивающий в импульсах длительностью 10 с выходную мощность 1 МВт на частоте 140 ГГц и 0,7 МВт на частоте 105 ГГц.
Гиротрон используется в экспериментах на токамаке Asdex-U (ИПФ РАН совместно с Институтом физики плазмы Общества Макса Планка, Германия). Разработан комплекс ЭЦ-нагрева для установок УТС, состоящий из гиротрона с рабочей частотой 82 ГГц и многофункциональ-
ной линии передачи. Этот комплекс позволил получить разряды рекордной длительности (более 1 часа) на одной из крупнейших устано вок УТС – стеллараторе LHD (Япония).

Новые методы преобразования, управления и компрессии интенсивного микроволнового излучения. Разработан и использован ряд новых эффективных методов преобразования интенсивного микроволнового излучения в многомодовых электродинамических системах, разработаны новые элементы сопряжения, управления и измерений для таких систем, созданы линии передачи мощного СВЧ-излучения
на различных комплексах УТС. Достигнуты рекордные параметры компрессии СВЧ-импульсов на частоте 11,4 ГГц: мощность сжатого импульса 70 МВт, длительность импульса 60 нс, коэффициент сжатия по мощности 8,5, КПД 60%. (ИПФ РАН совместно с НПП «Гиком», Уни верситетом Фукуи, Япония; Европейским центром ЦЕРН; рядом институтов Германии; Военно-морской исследовательской лабораторией
США).

Эталонный молекулярный спектр в мм-субмм диапазоне длин волн. В широком диапазоне частот – от 48 ГГц до 1,1 ТГц – измерены частоты переходов основного колебательного состояния молекулы сероокиси углерода (16O12C32S), что позволило рассчитать вращатель ный спектр этой молекулы с точностью, в десятки раз превышающей точность предшествующих расчетов. Это позволяет использовать спектр OCS как калибровочный эталон для прецизионных измерений частот спектральных линий молекул в мм-субмм диапазоне длин волн для астрофизических, атмосферных и лабораторных исследований (ИПФ РАН совместно c Университетом г. Киль, Германия).

Объемный микроволновый нагрев порошковой наноструктурированной керамики из электропроводящих материалов. Экспе риментально показана возможность создания плотной наноструктурной алюмооксидной керамики со средним размером зерна порядка 85 нм спеканием при микроволновом нагреве излучением (частота 30 ГГц) с контролируемой переменной скоростью нагрева, без приложения внешнего давления (ИПФ РАН совместно с Институтом импульсной техники и микроволновых технологий, г. Карлсруэ, Германия).

Теория генерации низкочастотных излучений в магнитосфере Земли, позволившая количественно объяснить параметры КНЧ-ОНЧ
хоров, наблюдавшихся на спутниках Magion 5 и Cluster непосредственно в области их генерации (ИПФ РАН совместно с Полярным геофизи-
ческим институтом КНЦ РАН; Карловым университетом и Институтом физики атмосферы, Чехия; Университетом Айовы, США; Лабораторией
окружающей среды, Франция).

Изолятор Фарадея с рекордными параметрами для детектора гравитационных волн, который рассчитан, изготовлен и установлен в двух
интерферометрах международного проекта LIGO (лазерный детектор гравитационных волн). Изолятор Фарадея обеспечивает в условиях
глубокого вакуума (10–9 Торр) степень изоляции 50 дБ при мощности оптического излучения 150 Вт. Установка изолятора Фарадея позволила полностью устранить влияние отраженного от интерферометра излучения на задающий генератор и достичь проектной чувствительности (ИПФ РАН совместно с Научной коллаборацией LIGO и Университетом Флориды, США).

Метод восстановления пространственного распределения концентрации водяного пара в мезосфере на высотах 50–90 км по данным измерений гидроксила и озона, основанный на использовании базовых динамических моделей атмосферных фотохимических систем (ИПФ РАН совместно с Институтом физики атмосферы Ростокского университета, Германия, в рамках международного проекта CHRISTA / MARHSI)).

Физическое моделирование спектров электрогазодинамической (ЭГД) турбулентности конвективного облака в слабоионизованной аэрозольной среде. Впервые реализовано лабораторное моделирование спектров ЭГД-турбулентности конвективного облака в слабоионизованной аэрозольной среде, что необходимо для изучения проблемы инициации молниевых разрядов. Установлена важная роль динамики канала молниевой вспышки в инициации высотных разрядов в мезосфере – спрайтов и гало (ИПФ РАН совместно с Университетом Флориды, США).

Концепция создания короткоимпульсного (t ~ 100 мкс) ЭЦР-источника многозарядных ионов радиоактивных изотопов инертных газов для европейского проекта исследований осцилляций нейтрино «Beta Beam» (ИПФ РАН совместно с Лабораторией субатомных и кос-
мологических исследований, Франция).

Физические и численные модели катастрофических явлений в океане. Создан вычислительный комплекс расчета характеристик волн цунами, рекомендованный ЮНЕСКО для использования в создаваемой системе предупреждения цунами в Индийском океане. Исследованы физические механизмы формирования «волн-убийц» на поверхности океана, на основе анализа наблюдаемых натурных данных выполнена численная реконструкция возникновения таких волн в реальных акваториях. Установлены физические механизмы трансформации нелинейных внутренних волн в прибрежной зоне океана и формирования ано-мально больших внутренних волн, на этой основе интерпретированы данные натурных наблюдений солитонов интенсивных внутренних волн на шельфе в различных районах Мирового океана (ИПФ РАН совместно с Университетом Среднего Востока, Турция; Институтом неравновесных физических явлений, Марсель, Франция; Университетом Лафборо, Англия).

Механизмы поддержания прозрачности хрусталика глаза при воздействии ультрафиолетового излучения. Исследовано влияние некоторых короткоцепочечных пептидов на скорость индуцированной ультрафиолетом агрегации основных белков хрусталика глаза (бета-, альфа- и гамма-кристаллинов), определена комбинация пептидов, которая приводит к большему замедлению скорости агрегации белков (до двух раз), чем каждый из этих пептидов по отдельности. Полученные результаты в дальнейшем могут быть использованы при создании нового антикатарактального препарата (ИПФ РАН совместно с Нижегородским НИИ эпидемиологии и микробиологии, Национальным институтом глаза Национального института здоровья США, Институтом биохимической физики РАН).

Прототипы уникальных микростриповых структур для детекторов тепловых нейтронов. Разработан плазменный процесс прямого получения изотопно чистого кремния из тетрафторида кремния (ИФМ РАН совместно с Институтом Хана Мейтнера, Берлин, Германия; Ин-
ститутом инжиниринга поверхности и тонких пленок Общества Фраунгофера, Брауншвейг, Германия; Национальным институтом физики
материалов, Перуджа, Италия; фирмой VITCON, Йена, Германия; Институтом роста кристаллов, Берлин, Германия).

Новый тип светоизлучающего диода на основе эпитаксиального Si:Er с неоднородным легированием области пространственного
заряда, позволившим пространственно разнести в диоде туннельную генерацию носителей заряда и ударное возбуждение ионов эрбия. Предложены диоды со встроенным Si:Er-слоем для элементов электрооптической памяти. Экспериментально обнаружено существенное
влияние одноосной деформации кремния на характеристики терагерцового стимулированного излучения мелких доноров при их оптическом возбуждении, что проявляется в переключении длины волны рабочих переходов, в значительном уменьшении пороговой интенсивности накачки и значительном (в 10–100 раз) увеличении эффективности излучения (ИФМ РАН совместно с Немецким аэрокосмическим центром, Институтом планетарных исследований Университета г. Линц, Австрия).

Теория эффектов размерного квантования в спектрах квази-частиц в мезоскопических сверхпроводниках. Развита теория коге рентного электронного транспорта вдоль андреевских проводов (вихревых линий в сверхпроводнике или нормальных каналов в сверхпрово дящей матрице). Теоретически показана возможность скачков магнитного потока в сверхпроводящих кольцах с величиной, много больше кванта магнитного потока. Показано, что в гибридных системах сверхпроводник / ферромагнетик возможно формирование сверхпроводящих каналов и появление особенностей на зависимости Tc(H) – возвратной сверхпроводимости и осцилляций критической температуры (ИФМ РАН совместно с Лабораторией низких температур, Финляндия; Аргоннской национальной лабораторией, США; Университетом Антверпена, Бельгия; Университетом Лювена, Бельгия; Университетом Бордо 1, Франция; исследовательскими центрами в Карлсруэ и Юлихе, Германия).

Воздействие магнитного поля ферромагнитных наночастиц на проводимость магнитного полупроводника GaAsMn. Показана возожность управления транспортными свойствами магнитного полупроводника путем управления полями рассеяния наномагнитов (ИФМ РАН совместно с Корейским институтом науки и технологии, Сеул).

Моноизотопный кремний. Впервые получены и исследованы высокочистые моноизотопные разновидности кремния: 28Si, 29Si, 30Si. В рамках международного проекта «АВОГАДРО» получен рекордный образец моноизотопного кремния-28 массой более 5,9 кг с содержанием основного изотопа 99,99382±0,00240%, примесей углерода и кислорода 3,7•1015 и 6,1•1015 ат/см3 соответственно. Из полученного поликристалла выращен монокристалл 28Si и изготовлены эталонные сферы для прецизионного измерения постоянной Авогадро с повышением точности более чем на порядок (ИХВВ РАН совместно с Институтом роста кристаллов, Физико-техническим государственным институтом, фирмой VITCON, Институтом исследования твердых тел Общества Макса Планка, Германия; Институтом стандартных материалов и измерений, Бельгия; Университетом Симона Фрэзера, Канада; Университетом Кейо , Япония; Калифорнийским университетом и Лоуренсовской национальной лабораторией, США).

Брэгговские световоды из высокочистого кварцевого стекла (ИХВВ РАН совместно с НЦВО ИОФ РАН и Университетом и Научно- исследовательским институтом оптической связи г. Лимож, Франция).

Халькогенидные и фторидные стекла и световоды (ИХВВ РАН совместно с НЦВО ИОФ РАН и Лабораторией стекла и керамики Университета г. Ренн, Франция).

Новые катализаторы энантиоселективной реакции гидроаминирования-циклизации, позволяющие вводить гетероциклический фрагмент в органические молекулы и получать в энантиомерно-чистой форме биологически активные соединения, которые могут быть использованы в фармацевтической химии и медицине (ИМХ РАН совместно с Университетом Южного Парижа, Франция).

Синтез органических производных металлов. Синтезированы и охарактеризованы аценафтен-1,2-дииминовые производные Ga и Zn с прямой связью металл-металл (Zn-Zn, Zn-Ga и Ga-Ga). Органические производные металлов в нетривиальных состояниях окисления обла-
дают отличительной реакционной способностью, что делает их уникальными реагентами органического и неорганического синтеза (ИМХ
РАН совместно с Техническим университетом Берлина, Германия).