Теория и моделирование новых материалов

Отчет с.156, рис. 64, табл.8, источ.166, прил. 1 Тема Теория и моделирование новых материалов Объектами исследования являются функциональные материалы, обладающие несколькими параметрами порядка, такие как сверхтонкие магнитоэлектрические фрустрированные гетероструктуры, которые допускают существование достаточно стабильных топологически защищенных вихревых нанообъектов – скирмионов и решеток. Целью работы является разработка способов оптимального управления магнитным параметром порядка магнитоэлектрических и функциональных мультислойных материалов, поиск новых решений для сенсорных устройств, а также эффективной обработки и записи данных на основе топологически защищенных вихревых структур, разработка нового комплексного подхода, включающего повышение механических характеристик и защиту поверхности материалов от внешних воздействий агрессивных сред композиционными покрытиями. Создан метод обучения искусственной нейронной сети для решения обратной задачи проектирования многослойного мультиферроика в виде композитной пленки с чередующимися магнитными и ферроэлектрическими слоями по заданному распределению скирмионной структуры. Показано, что локализованные на перфорациях магнитной пленки плоские магнитные вихревые нанообъекты можно переводить между тремя относительно устойчивыми состояниями, реализуя тем самым перезаписываемый трит информации. Отсюда можно заключить, что перфорированная магнитная пленка является физической основой для создания носителей информации, данные на которых естественным образом представляются в троичной системе исчисления. Преимущества такого подхода перед традиционным бинарным представлением чисел вполне очевидны и могут обусловить как существенный прирост плотности записи данных, так и повышение скорости структурированного доступа к ним. Помимо этого экспериментальные исследования тонкопленочных гетероструктур привели к созданию органических полевых транзисторов, выходные и передаточные характеристики которых в 10 раз превосходят аналогичные показатели для аналогичных устройств на основе иных материалов. Эти результаты представляют практический интерес для создания ячеек оптической памяти, оптронов и фотосенсоров. Существенным преимуществом полученных устройств является их производственный процесс, совместимый с современной печатной органической электроникой. Основным преимуществом таких гибридных структур является их высокая стабильность, что было подтверждено во время высокоскоростных испытаний. Все измерения проводились в нормальных условиях - на воздухе, что является неоспоримым преимуществом изученных транзисторных структур по сравнению с большинством экспериментальных структур на основе других соединений, когда приходится работать в инертном газе или сухом азоте с использованием перчаточного бокса. Следует упомянуть еще об одном важном направлении работы исследовательской подгруппы молодежной лаборатории, которая занимается экспериментальными исследованиями по разработке нового комплексного подхода, включающего повышение механических характеристик основного материала (конструкционных титановых сплавов) и защиту его поверхности от внешних воздействий агрессивных сред композиционными износостойкими ионно-плазменными покрытиями, что представляет значительный практический интерес с точки зрения применения имеющихся компетенций, разработанных методов моделирования и анализа фазовых переходов в магнитных материалах в работе с индустриальными партнерами. В отчетном периоде были проведены работы, направленные на повышение эксплуатационной надежности конструкционных титановых сплавов за счет формирования ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры.