Тонкопленочные полимерные покрытия со сверхвысокой оптической прозрачностью для интегральной оптики

Проект направлен на разработку научных основ создания световедущих полимерных пленок, обладающих сверхвысокой оптической прозрачностью и сверхнизким показателем преломления в телекоммуникационном диапазоне длин волн вблизи 1.5 мкм, создании на их основе волноводных устройств интегральной оптики с использованием лазерных технологий. Для этого будут синтезированы новые способные к пленкообразованию аморфные перфторированные полимеры, обладающие рекордно малыми коэффициентами поглощения и рассеяния, низкой плотностью и низким показателем преломления, что обусловлено наличием в них аномально крупных микрополостей (пор). Эти полимеры, аналогичные аморфным тефлонам Teflon AF фирмы Dupont, будут синтезированы на основе сополимеризации 2,2-бис(трифторметил)-4,5-дифтор-1,3-диоксолана и его аналогов с другими перфторированными мономерами, что существенно расширит ассортимент данного типа материалов, позволит решить проблему создания сверхпрозрачных полимеров для фотоники, не прибегая к заимствованиям иностранных разработок, и тем самым решить проблему импортозамещения.В рамках проекта будут разработаны приемы, необходимые для создания тонких световедущих пленок (в частности, метод центрифугирования – spin coating), исследованы процессы самоорганизации макромолекул и пор в таких пленках в зависимости от вида полимера, используемого растворителя и параметров процесса. Будут выяснено влияние структуры полимерных молекул, в частности соотношения со-мономеров, наличия объемных боковых групп, затрудняющих плотную упаковку цепей, на размер и концентрацию пор, а, следовательно, на показатель преломления и коэффициент Рэлеевского рассеяния света в таких пленках.Будут разработаны лазерные методы формирования оптических волноводов и других элементов фотоники с использованием аморфных перфторполимеров. К ним относятся лазерная литография, прямое лазерное рисование, голография, а также УФ фотолитография с длиной волны актинического излучения 240 – 260 нм, что существенно меньше длины волны 365 нм, стандартно используемой в установках масочного совмещения. Будет разработан лазерный метод формирования субмикронных брэгговских решеток в перфторированных полимерных волноводах для 1.5 мкм с использованием фазовых масок.Междисциплинарность проекта заключается в том, что для его реализации необходимо объединить инновационные разработки в области синтетической фторной химии, химии аморфных полимеров, физико - химии поверхности и тонких пленок, а также лазерных технологий формирования микро- и нанометровых полимерных структур. Следует подчеркнуть, что химия фторполимеров является уникальной областью материаловедения, и соответствующие области науки имеются только в некоторых наиболее экономически развитых странах, в том числе в России.Конкретные подходы к созданию тонкопленочных интегрально – оптических устройств на основе аморфных перфторированных полимеров с самоорганизующейся системой пор будут исследованы в ходе проекта. Его результаты могут найти применение для широкого круга практических задач, в частности, при создании высокоскоростных оптических межсоединений в космической и авиационной промышленности, а также оптических шин передачи данных в перспективных микропроцессорных вычислительных устройствах (например, супер – ЭВМ экзафлопсной производительности).