Наноструктурированные полупроводники, дираковские материалы и кристаллы биологически активных веществ для фотоники, спинтроники, квантовых вычислений и биомедицины

Объектами исследования являются наноструктуры на основе классических полупроводников и топологических изоляторов с магнитными и немагнитными примесями, мемристивные структуры, а также различные биологически активные соединения. Целью работы является расчет характеристик изучаемых объектов и экспериментальное исследование их структурных, тепловых и транспортных свойств, с точки зрения возможного использования их в квантовых вычислениях, устройствах памяти, био-медицине. При решении задач проекта использовались аналитические и численные методы квантовой механики, теории полупроводников, а также рентгеноструктурный анализ, низкотемпературная рентгенография, дифференциальная сканирующая калориметрия, послойное магнетронное осаждение и сканирующая кельвиновская микроскопия. На этапе проекта 2021 года были решены следующие задачи: расчет коэффициента Нернста-Эттинсгаузена в двоякопериодических сверхрешетках на основе полупроводниковых материалов; расчёт времени жизни квазистационарных состояний в квантовой точке на краю топологического изолятора, образованной магнитными барьерами с конечной проницаемостью; построение модели кинетики фотолюминесценции в наноструктуре с квантовой ямой InGaAs/GaAs и монослоем атомов марганца; расчеты спектров носителей, персистентных зарядовых и спиновых токов в нанокольцах Ааронова-Бома с неоднородным спин-орбитальным взаимодействием; расчет электронной структуры кремниевого нанокристалла с внедренным в него атомом висмута; исследование структурных и других физико-химических свойств 5-арил-2-ацетилпирролов, этиловых эфиров цис-4-метилсульфонил-цис-5-арилпролинов и продуктов их ароматизации; кристаллохимический анализ атомных структур серии кристаллов гетерометаллических комплексов Na4[CuxCo(1–x){N(CH2PO3)3}]•13H2O, Na4[CuxZn(1–x) {N(CH2PO3)3}] •13H2O с применением новых структурных дескрипторов; формирование лабораторных макетов мемристоров. Рекомендации по внедрению: результаты рекомендуется использовать в образовательном процессе и при разработке нового поколения устройств нано-, оптоэлектроники и спинтроники, а также био-препаратов, регулирующих протекание процессов в живых клетках.