Разработка методик создания

и наноразмерного исследования новых материалов

в условиях открытого космоса

Наши партнёры
Актуальность
Космический мусор, который появляется на орбитах, из-за больших скоростей может существенно повредить поверхность космических кораблей.

В конце 2023 года ученые намерены отправить в космос еще один спутник, «Нанозонд-2», с усовершенствованным зондовым микроскопом. В задачу по его модернизации включились участники программы «Большие вызовы» в 2023 году.

Для следующего спутника «Нанозонд-2» нужно разработать метод наблюдения как проводящих, так и не проводящих электрический ток частиц. Нами был выбран обычный для электронных микроскопов способ напыления объектов тонкими электропроводными плёнками.

Цель проекта

Разработать режимы и определить материалы для напыления тонких проводящих пленок в условиях невысокого вакуума.

Задачи проекта

Разработка метода изготовления прибора для оценки проводимости пленок в процессе их напыления в вакууме, а также датчика для оценки температур в вакууме

Проведение экспериментов по напылению пленок, создание отчета о параметрах оптимального напыления, а именно времени создания пленки и температуры источника, а также о параметрах итоговой пленки

Изучение устойчивости напыленных плёнок к нагреву поверхности, как и к одному из условий в открытом космосе

.
Проведение экспериментов по дополнительной возможности использования напыляемых пленок и зондовой микроскопии для методик литографии с технологическими нормами в несколько нанометров
Что делали?
Обзор сведений о металлах
В качестве литературного обзора нами были выбраны металлы и изучены их характеристики, которые влияют на процесс напыления.

Датчик для оценки проводимости

Нами был разработан и собран датчик для оценки проводимости напыляемых пленок в вакууме. Схема работы прибора основана на российском однопереходном транзисторе КТ 117.

Данный прибор также подходит для аутотренинга (с некоторыми модификациями).

Напыление металлов
Процесс напыления осуществлялся в вакуумно-плазменной установке МАГ-2000. Нами были выбраны 2 способа напыления: непосредственный (для тугоплавких металлов) и 'лодочкой' (для легкоплавких металлов).

Также производился контроль температуры и времени напыления.

Анализ напыленных пленок на АСМ

Морфологию поверхности напыленных пленок мы изучали методом атомно-силовой микроскопии, рассчитывали среднюю шероховатость и размеры макрозёрен.

Опыты по литографии
Нами была опробована новая методика нанолитографии в микроэлектронике с помощью атомно-силового микроскопа.

При существующем технологическом процессе 90 нанометров в России, нам удалось достичь результата 5 нанометров. При оптимизации данный метод может конкурировать с ныне использующимися в микроэлектронике.
Чего мы достигли?
• По результатам эксперимента были выбраны металлы, наиболее перспективные для напыления в невысоком вакууме

• Каждый из участников команды изготовил датчик для проверки проводимости напылённых плёнок в вакууме, который с небольшими модификациями подошёл также для лечебно-тренировочных целей (аутотренинга)

• Проведено испытание стойкости высокотемпературных материалов для нагрева в вакууме, создан датчик температуры на биметаллах

• Показана принципиальная возможность зондовой микроскопии для выполнения нанолитографии в микроэлектронике
Экономика
Источники дохода
  • Сведения о степени заселённости орбит ближнего космоса Земли пылевыми облаками из микро- и нано- осколков космических аппаратов (Собственник проекта: Российская Федерация)

  • Вакуумный датчик проводимости (научные цели)

  • Датчик для лечебно-тренировочных целей и аутотренинга
Конкуренты
  • На российском рынке продуктов с похожим функционалом не обнаружено
  • У зарубежных конкурентов попадаются аналоги с похожим набором свойств
Какие у нас планы?
В декабре 2023 года планируется запуск следующего спутника "Нанозод-2", доработанного системой термоэмиссионного напыления для обнаружения непроводящих ток частиц.
Консультанты
  • Калмыков Степан Николаевич

Научный руководитель Химического факультета МГУ,

Вице-президент РАН, профессор, доктор химических наук


  • Адонин Сергей Александрович

Доктор химических наук, профессор РАН, ведущий научный сотрудник Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения РАН


  • Зверева Мария Эмильева

Доктор химических наук, заместитель декана химического факультета МГУ по научной работе


  • Батурин Андрей Сергеевич

Кандидат физико-математических наук , директор Физтех-школы электроники, фотоники и молекулярной физики МФТИ


  • Токмакова Елена Николаевна

Кандидат экономических наук, доцент кафедры маркетинга и предпринимательства Орловского государственного университета имени И.С. Тургенева

Наши преподаватели
  • Хрипунов Юрий Вадимович
    Руководитель направления "Нанотехнологии"
    Директор Ресурсный модельный центр дополнительного образования детей, доцент кафедры экспериментальной и теоретической физики, кандидат физико-математических наук, старший преподаватель Орловского Государственного университета им. И. С. Тургенева.
  • Логинов Борис Альбертович
    Руководитель проекта
    Начальник отдела приборостроения АО «Завод-ПРОТОН» (г. Зеленоград), начальник научно-исследовательской лаборатории атомной модификации и анализа поверхности полупроводников, старший преподаватель Института интегральной электроники, Национального исследовательского университета «Московский институт электронной техники» (МИЭТ).
  • Щербина Максим Алексеевич
    Помощник руководителя проекта
    Студент третьего курса физико-математического факультета Орловского Государственного университета им. И. С. Тургенева
Наша команда

  • Вьюник Алексей

    г. Волгоград

  • Дмитриева Виктория

    г. Орел

  • Дьякова Анна

    г. Междуреченск (Кузбасс)

  • Лебедева Мария

    г. Бийск

  • Макеев Всеволод

    г. Орел

  • Первых Антон

    г. Орел

  • Шевченко Дарья

    г. Череповец