Халькогенидные стекла, представляющие стеклообразные соединения серы, селена и теллура, обладают низкими оптическим потерями в среднем инфракрасном (ИК) диапазоне спектра. На их основе производятся волоконно-оптические сенсоры и линзы, которые способны пропускать электромагнитное излучение в области от 0,8 до 15 мкм, а на основе туллуридов германия - до 25 мкм. Такие линзы используются в смартфонах для ночной съемки и в автомобильных ИК-камерах ночного видения. К сферам применения волоконно-оптических сенсоров на основе халькогенидных стекол относятся: контроль технологических процессов на производстве (в газовой и нефтяной промышленности, при изготовлении продуктов питания, лекарств); мониторинг загрязнения окружающей среды; обнаружение взрывоопасных, наркотических и отравляющих веществ; медицина (диагностика различных, в том числе онкологических, заболеваний человека и животных на ранних стадиях по анализу крови, выдыхаемого воздуха, тканей, органов); и другие сферы промышленности.
"Мы работаем над производством высокочистых халькогенидных стекол более 30 лет, разрабатываем способы очистки халькогенов, стекол, получения стекол и волоконных световодов, а также уникальное оборудование для исследований. У ИХВВ РАН более 25 патентов в данной области. Разработанные в ИХВВ РАН методы получения высокочистых халькогенидных стекол можно считать уникальными и апробированными, они не имеют аналогов в мире и позволяют получать рекордные по чистоте оптические материалы. Многие характеристики получаемых халькогенидных стекол и световодов имеют параметры, превосходящие лучшие мировые аналоги. Одно из наших последних достижений - демонстрация в легированных образцах стекол и световодов лазерной генерации в спектральной области 5-6 мкм. Над этой проблемой в мире бьются многие научные группы, и только нам, благодаря значительному снижению содержания лимитирующих примесей, удалось достичь этого результата", - рассказал Владимир Ширяев.
По его словам, халькогенидные стекла и световоды, которые производит ИХВВ РАН, востребованы в Германии, Китае, Великобритании, Австралии и Корее.
Одним из перспективных направлений применений халькогенидных световодов является разработка волоконно-оптических сенсоров для определения химического и примесного состава жидкостей, газов, порошков и биологических объектов. Функционирование спектральных сенсоров основано на принципе нарушенного полного внутреннего отражения. Чувствительный элемент в виде волоконного световода погружается в анализируемую смесь, и регистрируются спектры поглощения компонентов смеси. С помощью электронной базы данных происходит идентификация отдельных компонентов.
Одной из областей перспективных применений сенсоров является медицина. Клетки тканей человека и любого другого живого организма состоят из веществ, которые имеют строго определенные полосы поглощения в инфракрасном спектре. Уже существуют единичные многофункциональные медицинские комплексы на основе волоконно-оптических сенсоров, которые позволяют одновременно проводить диагностику состояния тканей и хирургические операции, выполнять раннюю диагностику онкологических заболеваний. По содержанию воды и некоторых других веществ в тканях можно определять наличие заболеваний.
Проект "Разработка технологии экструзионного изготовления преформ для линз и волоконных сенсоров среднего ИК диапазона на основе высокочистых халькогенидных стекол" ИХВВ РАН является одним из 13 победителей конкурса на финансирование научно-технических проектов участников Нижегородского НОЦ. Институту будет перечислено 5 миллионов рублей.
"Разработки, которые здесь создаются, признаны в научном мировом сообществе. У нас не было сомнений, что этот проект будет поддержан. Одна из целей НОЦ в том, чтобы технологии не просто разрабатывались учеными в лабораториях, но и развивались для производства, чтобы они выходили на рынок. Этот проект института как раз олицетворяет идеологию НОЦ. Он показывает идеальное сочетание науки и бизнеса", - сообщил руководитель отдела аналитики АНО "Нижегородский НОЦ" Александр Тарасенко.
Справка "РГ"
НОЦ в Нижегородской области был одним из первых пяти научно-образовательных центров, созданных в России в рамках национального проекта "Наука". На сегодняшний день его участниками являются 37 организаций: 10 университетов, 21 предприятие, одна управляющая компания, четыре НИИ Российской академии наук и Российский федеральный ядерный центр.