Физикохимия нано- и микромасштабных процессов формирования локальных структур в стеклах, ситаллах, монокристаллах, тонких пленках и нанопористых гибридных материалах: от фундаментальных исследований к прорывным информационным технологиям и инновационным материалам фотоники, оптоэлектроники и медицины

На третьем этапе выполнения проекта выполнен цикл исследований процессов лазерного микро- и наномодифицирования структуры стеклообразных, монокристаллических и нанопористых материалов. В объеме кварцевого стекла сформированы двулучепреломляющие микроструктуры с пониженным уровнем светорассеяния. Изучена трансформация анизотропных полостей в объеме нанопористого высококремнеземистого стекла, сформированных фемтосекундным (ФС) лазерным пучком, в двулучепреломляющие нанорешетки, характерные для монолитного кварцевого стекла. Определены граничные условия лазерной записи, при которых в кварцевом стекле происходит переход от модификаций типа I к типу X, и от типа X к типу II. Установлены зависимости фазового сдвига от химического состава натриевоалюмоборатного стекла и параметров люминесценции микроструктур от условий лазерного воздействия на силикатное стекло, содержащее добавку оксида серебра. Выявлена возможность ФС лазерной записи термически стабильных нанорешеток в объеме монокристалла иттрий-алюминиевого граната (ИАГ), легированного ионами Nd3+. Синтезированы высокопреломляющие оптические стекла с высоким содержанием оксида ниобия и показана возможность записи в них волноводов для устройств дополненной реальности. Исследованы процессы формирования наночастиц золота совместно с РЗ ионами в оксидных стеклах. Показана возможность управления положением локализованного плазмонного резонанса наночастиц и модуляции интенсивности люминесценции ионов активаторов. Изучены стеклообразные материалы в системе Bi-Ge-O и оксифторидные стекла, активированные ионами РЗ элементов (Er, Yb, Pr), с регулируемыми спектрально-люминесцентными характеристиками Установлено, что совместное легирование Er3+/Yb3+ и висмутовыми активными центрами (ВАЦ) дает заметное уширение спектрального диапазона люминесценции висмутгерманатных стекол в ближней ИК-области за счет совместной люминесценции ионов Yb3+ и ВАЦ. Установлены различия в спектрально-люминесцентных свойствами стекол системы PbF2–B2O3–ErF3–LuF3 и стеклокристаллических материалов (СКМ) на их основе. В исходных стеклах практически отсутствует антистоксовая люминесценция в видимой области. В СКМ же образцы проявляют интенсивную люминесценцию в видимой области, излучая в синей, зелёной и красной области спектра. Разработан новый подход к многомасштабному моделированию процессов формирования нанопористых гибридных материалов на основе аэрогелей с включенными люминофорными соединениями. Предложенный подход позволяет предсказывать и теоретически изучать процесс создания данных материалов различных геометрических масштабов. Подход может быть использован при разработке нового оборудования, масштабировании и инжиниринге технологий. Разработан новый метод синтеза высокочистого диоксида кремния с применением сверхкритических технологий. Предложенный метод синтеза позволяет получать конечное вещество с использованием значительно меньших температур процесса. Полученные результаты показывают реалистичность разработки инновационной промышленной технологии синтеза высокочистого оксида кремния с применением технологии сверхкритических флюидов.