Ученые АлтГУ утверждают, что защитную матрицу можно активировать в любом материале

Ученые химического факультета Алтайского государственного университета одними из первых в мире начали разработку квантовых аттосекундных нанотехнологий.

Данным направлением в АлтГУ уже несколько лет занимается научный коллектив под руководством заведующего кафедрой физической и неорганической химии АлтГУ, доктора физико-математических наук, профессора Сергея Александровича Безносюка. Они разрабатывают аттофизическое направление по созданию наноэлектромеханических матриц, защищающих природные объекты от разрушающего воздействия экстремальных механических ударов, температур, давления, радиации и т.п.

«Абсолютно в любом материале, от древесины и металла, до биологических объектов, можно с помощью специальной обработки аттосекундным импульсом жесткого ультрафиолета или мягкого рентгена активизировать защитную подсистему. Эта подсистема представляет собой матричную сетку интерфейсов из активных подвижных элементов, которые наделяют материал защитными свойствами. На удар извне подсистема реагирует настолько быстро, что за десятки аттосекунд, то есть 10 в минус семнадцатой секунды, успевает распределить этот удар по нанометровой площади материала, рассеяв его. Например, когда медная микропуля бьет по графеновому листу толщиной в один атом углерода, то весь лист, матрица материала, успевает целиком подстроиться и отбросить микро-пулю, как пружинный матрас. Вся эта так называемая «мягкая матричная система» защищает материал от разрыва при ударе не только микро-пулей, но и от любого другого экстремального воздействия, - поясняет Сергей Александрович. – Физика этих адаптационных явлений, когда за доли секунды активизируется защитная матрица материала, в настоящее время и называется аттофизикой. Это передний край современной нанонауки, где происходят сверх-быстрые, импульсные процессы, аттосекундной длительности».

Ученые АлтГУ развили общий теоретический подход в области аттофизики наноматериалов, который позволяет предсказать, какой диапазон воздействия и в каком временном интервале, активизирует защитную электромеханическую матрицу объекта.

«Мы фактически построили теорию этого вопроса и провели прикладные расчеты по особенности реакции конкретных материалов (графена, металлов, пластмасс, полупроводников и т.д.) на аттосекундные импульсные процессы», - уточняет профессор Безносюк.

Но чтобы активизировать защитную матрицу материала, нужен компактный импульсный аттосекундный лазер на свободных электронах, созданием которого в настоящее время занимается международный научный консорциум во Франкфурте. Правда, пока ученые далеки от выхода на требуемые параметры инструментов аттосекундной физики.

Остается добавить, что в 2015 году постановлением Правительства РФ была учреждена Программа фундаментальных исследований «Перспективные материалы для новых технологий и надежных конструкций». Данная программа направлена на создание материалов будущего, которые будут работать в экстремальных условиях Арктики, на нефтяных шельфах, в условиях космоса, медицине, ядерной и водородной энергетике. Ее возглавляют основатель Института физики прочности и материаловедения СО РАН, академик В.Е.Панин и нынешний его директор, член-корреспондент РАН С.Г. Псахье. В рамках этой программы и будут развиваться отечественные работы в области аттосекундных нанотехнологий материалов для экстремальных условий.