На главную

Стратегический проект № 2

Дизайн и технологии функциональных материалов и систем

Цель проекта

Лидирующие позиции в трех областях:

  • Функционые материалы для магнитной сенсорики, спинтроники и магнитомикроэлектроники
  • Высокоселективные материалы для детекторной техники и медицины
  • Органические и гибридные материалы для диагностики и терапии социально-значимых заболеваний

Задачи проекта

Направление «Магнитные материалы и системы»

  • Совершенствование функциональных свойств магниточувствительных сред для магнитной сенсорики и хиральной спинтроники на основе принципа наноструктурирования и с использованием методов машинного обучения;
  • Разработка методов 3D-печати in situ сложных малогабаритных магнитных систем с заданным уровнем функциональных и механических свойств;
  • Создание ресурсосберегающей технологии получения постоянных магнитов на основе системы Nd-Ce-Fe-B с конкурентоспособным уровнем функциональных свойств;
  • Разработка прецизионной магнитодинамической системы, обеспечивающей реализацию программы по созданию национального эталона единицы массы;
  • Физико-химический дизайн и синтез ансамблей магнитных наночастиц с управляемым и программируемым коллективным магнитным откликом, имеющих полифункциональность свойств и высокую адаптируемость к различным сценариям использования, в том числе в персонифицированных биомедицинских приложениях.

Направление «Функциональные неорганические, гибридные материалы и технологии детекторной техники и фотоники»

  • Проектирование и синтез неорганических материалов различной размерности, легированных ионами переходных f- и d-элементов для целенаправленной генерации оптически активных центров эмиссии с высокой эффективностью и субнаносекундной скоростью трансформации поглощенной энергии высокоэнергетических частиц и квантов в фотонное излучение УФ- и видимого диапазона, управление процессами транспорта и конверсии энергии;
  • Дизайн органо-неорганических (гибридных) твердотельных материалов опто- и наноэлектроники, биоэлектроники с квантованием проводимости (управляемой энергетической структурой) и высокой синаптической пластичностью для компонентов квантовых компьютеров и 5G-коммуникаций;
  • Создание эффективных материалов с высокой селективностью на основе явления локализованного поверхностного плазмонного резонанса для оптических, химических и биологических сенсоров.

Направление «Функциональные органические, гибридные материалы и биомолекулярные технологии»

  • Поиск новых и развитие существующих методов и приемов направленного синтеза/функционализации органических и гибридных соединений на базе зеленых (ресурсо- и энергосберегающих) технологий (С-Н функционализация, one-pot & solvent-free процессы, механохимические технологии, управляемые и активируемые видимым светом и/или УФ-облучением синтетические методы и др.);
  • Синтез перспективных органических материалов на основе оригинальных фармакоактивных малых молекул гетероциклического ряда, обладающих низкой токсичностью и биомишень-специфическим действием в отношении вирусных инфекций, онкологических, нейродегенеративных, эндокринных заболевания и др., а также гибридных функциональных материалов для электрохимической и флуоресцентной сенсорики;
  • Комплексное исследование свойств, включая методы цифрового моделирования и таргетированного (био)скрининга, ориентированные на направленный поиск технологий преобразования разработанных материалов в высокотехнологичные продукты и устройства для сохранения здоровья, повышения качества жизни и здоровья человека (оригинальные химико- фармацевтические и биомедицинские препараты в отношении социально- значимых заболеваний), мониторинга и улучшения качества окружающей среды (портативные сенсорные устройства для мониторинга параметров живых систем, технических объектов, пищевых продуктов, фармпрепаратов и др.).

Ожидаемые результаты

Направление «Магнитные материалы и системы»

  • Проведена функционализация и адаптация магниторезистивных сенсоров в системе жизнеобеспечения космических кораблей нового поколения; Разработаны теоретические основы и прототипы акустических метаматериалов;
  • Созданы новые ван-дер-ваальсовы магнетики для применения в информационных устройствах следующего поколения, основанных на наноразмерной спинтронике и квантовых технологиях;
  • Разработана технология создания магнитных систем для устройств электроники и МЭМС на основе 3D-печати;
  • Создан первичный эталон килограмма с опорой на фундаментальные физические константы;
  • Разработана теория и получены результаты целевого дизайна мягких магнитных материалов с управляемыми свойствами, в том числе для персонифицированных биомедицинских приложений.

Направление «Функциональные неорганические, гибридные материалы и технологии детекторной техники и фотоники»

  • Созданы материалы нового поколения для ранней лучевой диагностики (скрининга) социально-значимых заболеваний;
  • Синтезированы гибридные (органо-неорганические, полимерные) материалы для опто- и наноэлектроники и биоэлектроники нового поколения, технологические решения для избирательных оптических, химических и био- преобразователей;
  • Разработана технология синтеза квантовых точек (Si, C, SiC) в твердотельных матрицах для квантовой информатики, фотонных преобразователей и лазерных систем биомедицинского применения.

Направление «Функциональные органические, гибридные материалы и биомолекулярные технологии»

  • Разработаны перспективные методы и подходы направленного синтеза/функционализации органических и гибридных соединений на базе зеленых (ресурсо- и энергосберегающих) технологий;
  • Синтезированы новые оригинальные фармакологически активные соединения гетероциклического ряда, обладающие низкой токсичностью и биомишень- специфическим действием в отношении социально-значимых заболеваний, получены гибридные функциональные материалы для электрохимической и флуоресцентной сенсорики;
  • Проведено комплексное исследование свойств, в том числе при использовании методов цифрового моделирования и таргетированного (био)скрининга, предложены подходы и технологии перехода от перспективных материалов к высокотехнологичным продуктам и устройствам для сохранения здоровья, повышения качества жизни человека, мониторинга и улучшения состояния окружающей среды.