19.11.2015

2010

НДР Кентавр –4

Доведено існування ліворучного стану в об’ємному манганиті-перовськиті в НВЧ діапазоні. Розроблено методику, виміряне значення діелектричної сприятливості та її частотна дисперсія.

Результат не має аналогів в країні та за кордоном.

Наукове значення – поглиблення знаній про електродинаміку штучних матеріалів.

Прикладне значення – перспективи створення швидкісних електронно-керованих компонент елементної бази НВЧ на штучних мета матеріалах. С.І. Тарапов, М.К. Ходзицкий

Вперше визначено екстремум в концентраційній залежності g–фактора у бесщелинному напівпровіднику HgSe:Fe як компонента гетероструктури, що може забезпечити максимальну поляризацію струму.

Результати мають фундаментальне значення при визначенні домінуючого механізму разсіяння в напівмагнітних напівпровідниках із змішаною валентністю. Б.Е.Бекіров, І.В.Іванченко, Н.О.Попенко

НДР «Старт-2»

Експериментально вивчені характеристики зв’язаних діелектричних резонаторів у міліметровому діапазоні хвиль. Зокрема, показано розщеплення мод у резонаторі, утвореному двома напівдисками, і визначено умови збереження резонансних характеристик при зміні відстані між напівдисками. Визначено можливість одержання спрямованого випромінювання зі спірального резонатора.

Аналогів немає.

Результати можуть бути використані для створення надзвичайновисокочастотних керуючих елементів і для моделювання мікрорезонаторних структур. В.М. Деркач, Р.В. Головащенко, O.В.Горошко

При визначених співвідношеннях електричних та геометричних параметрів діелектричного диску та металізованої підкладки для діелектричної дискової антени вперше знайдено та експериментально підтверджено наявність режиму «просторової дифракційної гратки», який обумовлений інтерференцією крайових хвиль. Результати мають практичне значення при розробці нових та удосконалення існуючих систем безпровідного зв’язку. І.В.Іванченко, Н.О.Попенко, М.М.Хруслов, Р. Є. Чернобровкін, Д.І. Іванченко, С.А. Радіонов

Договір № 2н/38-10 на виконання робіт зі збереження та забезпечення належного функціонування наукового об’єкта «кріомагнітний радіоспектроскопічний комплекс міліметрового діапазону довжин хвиль», що становить національне надбання

В ході Договору виконано наступні роботи:

Проведено розробка ступеню розчину рефрижератора: Виготовлено деталі проточних теплообмінників. Проведення налагоджувальних експериментів в інтервалі частот (60-150 ГГц) та температур (0.3 – 150 К). Модернізація системи реєстрації інформації та відповідна модернізація ЦАП-АЦП радіоспектрометра БУРАН. Модернізація програмного забезпечення системи живлення електромагніту. Проведення налагоджувальних експериментів в інтервалі частот 30-60 ГГц. Модернізація кріовакуумних систем та вузлів рефрижератора.

Аналогів на Україні немає. У результаті виконаних модернізацій технічні характеристики наукового устаткування підтримуються на світовому рівні. Забезпечено необхідну якість наукового обладнання для проведення сучасних наукових експериментів. Забезпечено продовження терміну експлуатації унікального наукового устаткування.

Науково-технічний потенціал модернізованого наукового обладнання прикладений в експериментах, що йдуть в рамках держ. бюджетних НДР “Кентавр”, “Старт”, “Георгін”, “Дот”, «Мета», «Корвет». Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях. С.І. Тарапов, С.В. Недух, Р.В. Головащенко, В.М. Деркач.

Програма НАН України “Фундаментальні проблеми наноструктурних систем, наноматеріалів, нанотехнологій”. Договір №9/10-Н від 06.08.2010 р. між ІРЕ НАНУ та НАН України «Теоретичні та експериментальні дослідження властивостей періодичних і стохастичних модульованих наноструктур в оптичному, інфрачервоному та надвисокочастотному діапазонах спектру» (шифр «Георгін»).

В рамках досліджень з НДР «Георгін» було виконано: Досліджено особливості лівостороннього середовища (ЛСС) у лантановому манганіті-перовськиті La_0.775Sr_0.225MnО₃ при різних значеннях зовнішнього магнітного поля та температури. Експериментально виявлено, що для температур нижче T_С=350 K існує максимум прозорості, що з’являється в ненульовому зовнішньому магнітному полі. Показано можливість керування положенням ПН–піка за допомогою як магнітного поля, так і температури. Виявлено зникнення ПН-піка вище температури Кюрі, та показано, що перехід манганіта-перовскіта зі стану металевого феромагнетика в стан парамагнітного діелектрика здійснюється в вельми широкому діапазоні температур (десятки градусів). Показано, що проаналізовані гранульовані магнітні наноструктури та дротові стуктури є перспективними як гранічні середовища при збудженні поверхневих хвиль.

Результати є важливими для моделювання та розробки принципів створення низьковимірних магнітних наноструктур. Т.В. Калмикова, Л.І. Кожара, С.І. Тарапов.

Договір № 9-5210/10-УНТЦ на виконання наукових досліджень за темою ”Магнітна динаміка магнітних наноелементів та їх ансамблів: нвч – радіоспектроскопія” відповідно до спільної програми наукових проектів НАН України та українського науково-технологічного центру (УНТЦ) «Програма цільових досліджень та розвиваючих ініціатив» та розпорядження Президії НАН України від 07.07.2010 РОКУ № 402 (шифр «Дот»)

Виміряні магніторезонансні характеристики ансамблів магнітних наноелементів у міліметровому діапазоні довжин хвиль.

Результати відповідають світовому рівню.

Результати є важливими для вдосконалення технології виготовлення взаємодіючих систем магнітних наноелементів- нанодотів. С.І. Тарапов, С.В. Недух, В.М. Деркач, М.І. Нахимович, Г.О. Харченко.

Спільна програма наукових проектів НАН України та російського фонду фундаментальних досліджень та Розпорядження Президії НАН України від 28 травня 2010 року №284 та від 5 серпня 2010 року №487. Додаткова угода №1 від 20 серпня 2010 року до договору № 7/10 від 01 червня 2010 року «Проходження електромагнітних хвиль нвч діапазону у фотонних кристалах на основі феритів та манганітів: нвч та магнітна радіоспектроскопія» (шифр “Корвет”)

Розглянуто методи резонансного посилення ефекту Фарадея, засновані на використанні особливостей розповсюдження електромагнітного випромінювання в фотонних і магнітофотонних кристалах. Проведено розрахункове моделювання фотонного кристалу на основі фериту, що розміщений у круглому хвилеводі. Розраховано розподіл електромагнітного поля на характерній частоті та проведено аналіз повороту площини поляризації в досліджуваній структурі. Розроблена експериментальна методика та виготовлені компоненти фотонних кристалів на основі на основі феритів та манганітів, що були теоретично досліджені. Методом ЕСР проведене дослідження резонансної магнітної сприятливості гіротропного середовища – фериту.

Результати мають рівень, порівняний с рівнем найбільш відомих наукових груп в світі.

Результати є важливими для розробки швидкісних електронно-керованих елементів та пристроїв на базі гіротропних середовищ, які включають заміщені манганіти-перовскити в мікрохвильовому та терагерцовому діапазоні. С.І. Тарапов, А.А. Гіріч, С.В. Недух, М.І. Нахимович, С.Ю. Полевой.

Науково-дослідницька робота молодих науковців за грантами НАН України: ”НВЧ електродинаміка шаруватих метаматеріалів в широкому діапазоні температур” (шифр “Мета”). Договір №17/10 між Інститутом та НАН України

Було побудовано розрахунково-теоретичну модель для дослідження спектральних властивостей шаруватого мета матеріалу з урахуванням дисипації енергії в магнітному шарі. Було досліджені спектральні властивості біперіодичного магнітофотонного (БПМФК) кристалу та магнітокерованої призми на основі «лівостороннього» середовищав залежності від впливу зовнішнім магнітним полем.

Результати мають рівень, порівняний с рівнем найбільш відомих наукових груп в світі.

Результати є важливими для дослідження матеріальних параметрів мета матеріалів, що дозволить визначити граничні можливості мікрохвильових приладів, які створюються на основі цих матеріалів. М.К. Ходзицький, Г.О. Харченко.

2011

Кентавр-4

Виявлено і вивчено особливості поверхневих коливань (Тамовськіх станів) і лівосторонніх властивостей (Зони подвійної негативності матеріальних параметрів) в спеціально розроблених надвисокочастотних метаматеріалах як функція величина магнітного поля та температури.

Результати світового рівня.

Результати поглибшають розуміння фундаментальних фізичних принципів, які є важливими для розробки швидкісних електронно-керованих елементів та пристроїв на базі гіротропних середовищ та наномагнітних систем. С.І. Тарапов, А.О. Харченко, О.О. Гіріч

Експериментально доведено, що визначена раніше при кімнатних температурах нелінійна концентраційна залежність g–фактора у бесщелинному напівпровіднику HgSe:Fe зберігається до температур рідкого азоту, що може бути пов’язана з виникненням спін-поляризованого струму.

Результати мають фундаментальне значення при використанні напівмагнітних напівпровідників зі змішаною валентністю в якості складової гетеропереходу. Б.Е. Бекіров, І.В. Іванченко, Н.О. Попенко

Старт 2

Досліджено (сумісно з колективом ФТІНТ НАНУ) спектри взаємодії електромагнітних хвиль з надтекучим гелієм поблизу енергії ротона. Знайдено, що в цьому діапазоні спектру формується дуже вузька спектральна лінія, що розташована на вельми широкому п’єдесталі. Сьогодні найбільш вірогідним поясненням цього факту є з’явлення Бозе-конденсату квазичасток ротонів в надтекучому гелії.

Результати мають рівень, порівняний с рівнем найбільш відомих наукових груп в світі.

В результаті проведених досліджень ближніх електромагнітних полів різноманітних випромінювачів запропановано: (1) оригінальний надширокосмуговий узгоджувач хвилевих імпедансів для живлення планарних спіральних антен з високим вхідним опіром в діапазоні частот 10ГГц<f<110ГГц; (2) компактні спіральні антени з однопелюстковою діаграмою спрямованістю і полосою близько 130% на частотний діапазон 8 – 40ГГц.

Результати мають міжнародний рівень.

Результати мають практичне значення щодо розробки та застосування компактних спіральних антен з круговою поляризацією у мілліметровому діапазоні довжин хвиль. І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, М.М. Хруслов, Р.Є. Чернобровкін, Д.І. Іванченко, С.А. Радіонов, В.І. Піщіков

Договір № 2Н/38-11 на виконання робіт зі збереження та забезпечення належного функціонування наукового об’єкта «Кріомагнітний радіоспектроскопічний комплекс міліметрового діапазону довжин хвиль», що становить національне надбання

Проведено модернізація програмного забезпечення реєстрації магніторезонансних даних для комплексу БУРАН. Розроблено конструкцію та виготовлено кріогенний стенд у складі «ТОРНАДО» для дослідження властивостей квантових рідин при низьких температурах. Проведено налагоджувальні експерименти в інтервалі частот (30-80 ГГц) та температур (0.3-150 К) з вдосконаленими чарунками із гоніометрами на комплексах БУРАН та КВАРК. Розроблено конструкції гоніометрів для експериментальних чарунок комплексів КВАРК та БУРАН. Здійснено ремонт та модернізація НВЧ модуля «ТОРНАДО» з ціллю оптимізації зв’язку шляхом механічного переміщення хвилеводів в низькотемпературній частині модуля. Придбано, встановлено, зібрано та налагоджено надчутливі детектори випромінювання 150 ГГц та 300 ГГц діапазону.

Аналогів на Україні немає. У результаті виконання робіт згідно до договору забезпечено продовження терміну експлуатації унікального наукового устаткування, проведено модернізацію технічного оснащення наукового устаткування, забезпечено необхідний рівень якості наукового обладнання для проведення сучасних наукових експериментів.

Науково-технічний потенціал модернізованого наукового обладнання прикладений в експериментах, що йдуть в рамках держ. бюджетних НДР “КЕНТАВР-4”, “СТАРТ-2”, “ГЕОРГІН”, “ДОТ”, «КОРВЕТ». Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях. С.І. Тарапов, С.В. Недух, Р.В. Головащенко, В.М. Деркач.

Програма НАН України “Фундаментальні проблеми наноструктурних систем, наноматеріалів, нанотехнологій”. Договір №9/11-Н від 01.01.2011 р. між ІРЕ НАНУ та НАН України «Теоретичні та експериментальні дослідження властивостей періодичних і стохастичних модульованих наноструктур в оптичному, інфрачервоному та надвисокочастотному діапазонах спектру» (Шифр «Георгін»).

У ході проведених експериментальних досліджень резонансних явищ при збудженні однорідних об’ємних коливань в опалових матрицях з заповненням, що утворено кобальтовими наночастками, при кімнатних та гелієвих температурах отримані наступні результати. На основі феноменологічної кластерної моделі розраховано форму типових ліній електронного магнітного резонансу, та показано, що при гелієвих температурах наноструктура переходить в розупорядковану магнітну фазу (найімовірніше – в асперомагнітну).

Результати мають міжнародний рівень.

Договір № 9-5210/10-УНТЦ та додаткові угоди до нього №1 від 14.02.2011 та №2 від 10.05.2011 на виконання наукових досліджень за темою ”Магнітна динаміка магнітних наноелементів та їх ансамблів: НВЧ – Радіоспектроскопія ” відповідно до спільної програми наукових проектів НАН України та Українського Науково-Технологічного Центру (УНТЦ) «Програма цільових досліджень та розвиваючих ініціатив» та розпорядження Президії НАН України від 07.07.2010 року № 402 (шифр «ДОТ»)

У діапазоні частот 62-75 ГГц та при температурі Т=4,2 К отримано спектри магніторезонансного поглинання в ансамблі магнітних дисків нанометрового діаметру. Знайдено як моди однорідної прецесії так і спинові хвилі.

Результати відповідають світовому рівню.

Результати є важливими для поглибленого розуміння високочастотної динаміки магнітних моментів та для вдосконалення технології виготовлення взаємодіючих систем магнітних наноелементів- нанодотів. С.І. Тарапов, С.В. Недух, В.М. Деркач, М.І. Нахимович, Г.О. Харченко, О.О. Гіріч

Договір №7/11 на виконання наукових досліджень за темою ”Проходження електромагнітних хвиль НВЧ Діапазону у фотонних кристалах на основі феритів та манганітів: НВЧ та магнітна радіоспектроскопія”- другий рік виконання проекту. Спільна програма наукових проектів НАН України та Російського фонду фундаментальних досліджень.

Проведено експериментальне та чисельне вивчення посилення ефекту Фарадея у фотонному кристалі що навантажений гіротропним феритовим шаром та обмежений плазмоподібним середовищем. (тонка металева плівка або дротове середовище. Доведено виникнення моди поверхневого коливання в спектрі навантаженого фотонного кристалу. Знайдені і проаналізовані залежності властивостей моди від магнітного поля та від кута поляризації.

Результати мають рівень, порівняний с рівнем найбільш відомих наукових груп в світі.

Результати є важливими для розробки швидкісних електронно-керованих елементів та пристроїв на базі гіротропних середовищ в мікрохвильовому та терагерцовому діапазоні, в системах збереження даних інш. С.І. Тарапов, А.А. Гіріч, С.В. Недух, М.І. Нахимович, С.Ю. Полевой.

2012

КЕНТАВР-5

Розроблено метод аналізу намагніченості лівостороннього магнітного метаматеріалу в міліметровому діапазоні довжин хвиль, реєстрації її величини та температурного ходу. Метод (розроблено сумісно з Імаг НАНУ та ІОНХ НАНУ) засновано на аналізі частотно-польовій області максимальній прозорості метаматеріалу. Метод тестовано на штучно синтезованому допованому манганіті-перовскіті La_0.775Sr_0.225MnO₃.

Результати світового рівня.

Метод є необхідним для розвитку фундаментальної фізики мета- та нано- матеріалів; для розробки технології елементів швидкодіючих пристроїв надвисокочастотної електроніки, дефектоскопії. С.І. Тарапов, С.В. Недух, Т.В. Калмикова, С.Ю. Полевой

З врахуванням особливостей фізичних властивостей напівпровідників з високою провідністю, визначені умови підвищення чутливості ЕПР спектрометрів-релаксометрів та реєстрації часів спін-решіточної релаксації у широкому інтервалі температур.

Результати світового рівня.

Результати мають фундаментальне значення з точки зору дослідження спінової динаміки електронних станів та визначення домінуючих механізмів релаксації у різноманітних багатокомпонентних твердих розчинах напівмагнітних напівпровідників. Б.Е. Бекіров, І.В. Іванченко, А.М. Котелевець, Н.О. Попенко

Договір № 2Н/38-12 на виконання робіт зі збереження та забезпечення належного функціонування наукового об’єкта «Кріомагнітний радіоспектроскопічний комплекс міліметрового діапазону довжин хвиль», що становить національне надбання

Розроблено схеми та конструкції гоніометрична чарунка ЕСР (електронного спінового резонансу) для розширення можливостей експерименту на ЕСР-радіоспектрометрі БУРАН. Розроблено система модуляції магнітного поля ЕСР-радіоспектрометру КВАРК. Модернізовано систему живлення електромагніту радіоспектрометра (розроблено схема програмного керування блоком живлення). Проведено налагодження нового кріогенного стенду у складі ТОРНАДО для дослідження властивостей квантових рідин при низьких температурах. Проведено налагоджувальні експерименти в інтервалі частот (60-150 ГГц) та температур (0.3-150 К) на ЕСР-радіоспектрометрах БУРАН, КВАРК та кріодіелектрометрі ТОРНАДО.

Науково-технічний потенціал модернізованого наукового обладнання прикладений в експериментах, що йдуть в рамках держ. бюджетних НДР “КЕНТАВР-5”, “СТАРТ-3”, “ГЕОРГІН”, “КРОКУС”. Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях. С.І. Тарапов, С.В. Недух, Р.В. Головащенко, В.М. Деркач.

Програма НАН України “Фундаментальні проблеми наноструктурних систем, наноматеріалів, нанотехнологій”. Договір №9/12-Н від 06.08.2010 р. між ІРЕ НАНУ та НАН УКРАЇНИ «Теоретичні та експериментальні дослідження властивостей періодичних і стохастичних модульованих наноструктур в оптичному, інфрачервоному та надвисокочастотному діапазонах спектру – етап 3» (Шифр «Георгін»).

Проведено експериментальні дослідження спектральних характеристик магнітозалежного середовища з аморфного мікродроту. Розроблена та відлагоджена автоматизована методика реєстрації просторового розподілу полів у різних перерізах такої структури. Експериментально продемонстровано явище концентрації енергії структурою з аморфного мікродроту. Визначена резонансна частота при якій у дротяній структурі спостерігається максимальна концентрація електромагнітного поля.

Результати світового рівня.

Результати є важливими для моделювання та розробки принципів створення низьковимірних магнітних наноструктур та елементів каналізації хвиль для швидкодіючої надвисокочастотної електроніки. Л.І. Кожара, С.І. Тарапов.

Договір № Ф36/414-2012 від 24.10.2012 на виконання наукових досліджень по проекту № GP/F36/144 “Мікрохвильові властивості магнітних наноструктур – елементів фотонних кристалів в міліметровому діапазоні довжин хвиль” відповідно до Указу Президента України “Про положення про порядок надання грантів Президента України для підтримки наукових досліджень молодих учених” від 24 грудня 2002 р. № 1210/2002, Розпорядження Президента України “Про призначення грантів Президента України для підтримки наукових досліджень молодих учених на 2012 рік” від 06 жовтня 2012 р. № 188/2012-РП, а також наказу Держінформнауки України від 08 жовтня 2012 року № 185. (шифр «Крокус»)

Експериментально досліджено магніторезонансне поглинання в магнітних наноструктурах, перспективних елементах фотонних кристалів НВЧ діапазону при кімнатній та гелієвій температурах. За допомогою феноменологічної моделі показано, що зі зниженням температурі магнітний стан таких магнітних наноструктур стає більш розупорядкованим.

Результати є важливими для поглибленого розуміння високочастотної динаміки магнітних моментів в магнітних наноструктурах в широкому діапазоні температур та для вдосконалення технології виготовлення магнітних наноструктур- перспективних елементах фотонних кристалів НВЧ діапазону. Т.В. Калмикова, С.В. Недух, Г.О. Харченко

НДР “Старт-3”

Експериментально досліджені поля дифракції хвиль міліметрового діапазону на фрактальних та пласко-кіральних структурах. Показано збереження фрактальних ознак об’єкта в розсіяному полі. Також показано, що двохшарова пласко-кіральна структура призводить до поляризації падаючої хвилі на 90 градусів з коефіцієнтом передачі близько 100%.

Аналогів в Українгі не немає.

Результати можуть бути використані для створення ефективних поляризаторів у гігагерцевому і терагерцевому діапазонах частот В.М. Деркач, Р.В. Головащенко., О.М. Салогуб

В результаті проведених досліджень просторових розподілів близьких електромагнітних полів вперше встановлена наявність двох характерних режимів діелектричного дискового випромінювача, а саме, “дискового резонатора” та “просторової хвилевої гратки”.

Аналогів в Україні не немає.

Отримані нові данні є важливими з точки зору практичного використання кожного з цих режимів у комунікаційних системах безпровідного зв’ язку. І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, М.М.Хруслов

Запропановано надширокосмуговий випромінювач електромагнітних хвиль міліметрового діапазону з круговою поляризацією електромагнітної хвилі. Отримані характеристики випромінювача є рекордними щодо планарних спіральних антен з високим вхідним опіром.

Аналогів в Україні не немає.

Результати мають практичне значення щодо розробки та застосування компактних планарних випромінювачів у системах пеленгу, радарах підповерхневого зондування, GPS та інш. у мілліметровому діапазоні довжин хвиль. І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, Р.Є. Чернобровкін, В.І. Піщіков

2013

Вивчення взаємодії електромагнітних та звукових хвиль, а також заряджених часток з твердотільними структурами (шифр «Кентавр-5») Відомча, цільова програма ВФА НАНУ «Фундаментальні властивості матерії у широкому інтервалі масштабів простору і часу». Виконується за Постановою бюро ВФА НАНУ від 28.11.2011, протокол №8

У ході дослідження магніторезонансного поглинання при кріогенних температурах (Т=4.2 К) La_хSr_1-хMnO₃ зареєстровано розщеплення лінії магнітного резонансу при х=0.2-0.3%, та доведено, що воно свідчить про наявність водночас двох різних магнітних фазових станів (парамагнітного та феромагнітного).

Результати на рівні провідних світових та українських науково-дослідних лабораторій.

Експериментальні результати допоможуть в створенні теоретичної моделі процесів взаємодії надвисокочастотного електромагнітного випромінювання з штучним середовищем, що є важливими етапом в розробки електронно-керованих елементів та пристроїв НВЧ діапазону. Т.В Калмикова, С.В Недух, С.І.Тарапов, В.М Деркач

На основі аналізу особливостей релаксаційних процесів у розведених магнітних напівпровідниках з високою провідністю відпрацьована схема їх реєстрації. Визначені умови магнітного упорядкування у чотири-компонентному твердому розчині HgCdCrSe. Б.Е. Бекіров, І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, Л.В. Щербакова

Експериментально досліджені поля дифракції хвиль міліметрового діапазону на двохшарових пласко-кіральних діафрагмах з двома та чотирма щілинами у хвилеводі (7 – 13 ГГц) та на решітках з пласко-кіральних діафрагм у вільному просторі (26 – 42 ГГц). Показано що досліджені пласко-кіральні структури призводять до повороту площини поляризації на 90 градусів без прояву еліптичності та втратами не більше за 0,2 дБ. (НДР “СТАРТ-3”.)

Аналогів в Україні та закордоном немає.

Результати можуть бути використані у хвилеводній та антенній техніці. В. М. Деркач, Р. В. Головащенко, О. С. Плевако, О. М. Салогуб, Є. М. Остріжний

Договір № 2Н/38-13 на виконання робіт зі збереження та забезпечення належного функціонування наукового об’єкта «кріомагнітний радіоспектроскопічний комплекс міліметрового діапазону довжин хвиль», що становить національне надбання

Виготовлено гоніометричну схему вимірювання спектрів ЕСР-радіоспектрометру “Буран”. Проведено технологічні налагодження ступеню розчину ЕСР-радіоспектрометру “Буран”. Модернізовано програмне забезпечення системи керування експериментом ЕСР-радіоспектрометру “Буран”. Модернізовано ЕСР-радіоспектрометр „Кварк”: розроблено та налагоджено магніторезонансний модуль Х-діапазона частот з схемою модуляції магнітного поля. Розроблено систему керування вакуумною відкачкою рефрижератора кріодіелектрометру “Торнадо”.

Проведено налагоджувальні експерименти в інтервалі частот 30-150 ГГц та інтервалі температур 0.5 K – 150 К, 300 К.

Науково-технічний потенціал модернізованого наукового обладнання прикладений в експериментах, що йдуть в рамках держ. бюджетних НДР “Кентавр-5”, “Старт-3”, “Георгін”, “Піон”, “Лист”. Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях. С.І. Тарапов, С.В. Недух, Р.В. Головащенко, В.М. Деркач.

Програма НАН України “Фундаментальні проблеми наноструктурних систем, наноматеріалів, нанотехнологій”. Договір 9/13-Н від 17.01.2013 між ІРЕ НАНУ та НАН України «Теоретичні та експериментальні дослідження властивостей періодичних і стохастичних модульованих наноструктур в оптичному, інфрачервоному та надвисокочастотному діапазонах спектру» (“Георгін”)- четвертий рік виконання проекту, відповідно до Постанови Президії НАН України від 23.11.2011 № 325 та Розпорядження Президії НАН України від 16.01.13 №18

У ході експериментальних досліджень поширення електромагнітних хвиль в анізотропних середовищах, виконаних з магнітозалежних дротяних елементів, на прикладі лінзи виконаної з мідних дротів без впливу зовнішнього магнітного поля було: розроблено та відлагоджено експериментальну методику вимірювання спектральних характеристик дротяній лінзі, виконаної з мідних та магнітозалежних дротяних елементів; експериментально продемонстрована передача лінзою, що виконана з мідних дротів, субхвильового зображення із роздільною здатністю близько λ/15.

Результати світового рівня.

Результати є важливими для моделювання та розробки принципів роботи нового покоління пристроїв НВЧ, які здатні подолати дифракційну межу та і здійснювати передачу зображення з субхвильовою роздільною здатністю. С. І. Тарапов.

Договір № 10/13 від 01.07.2013 на виконання наукової роботи за темою “Мікрохвильова спектроскопія перспективних композитних штучних середовищ” відповідно до проведеного у 2013 р. конкурсу проектів науково-дослідних робіт (НДР) молодих учених НАН України та Постанови Президії НАН України від 12.06.2013 № 85 «Про результати конкурсу проектів науково-дослідних робіт молодих учених НАН України у 2013 р.» («Піон»)

В ході експериментального дослідження манганіту–перовскіту La_0.7Sr_хMnO₃ виявлено, що при температурі Т=300 К ефективна намагніченість зростає для «паралельної» геометрії експерименту із збільшенням концентрації Sr.

Проведено чисельне моделювання спектральних властивостей лінзи з мідних та магнітодисперсних дротів, виявлено періодично розташовані частотні області з високим рівнем проходження.

Проведено чисельне моделювання спектральних властивостей магнітофотонного кристалу поблизу ФМР в магнітному шарі кристалу, показано, що в забороненій зоні МФК в області сильної частотної дисперсії магнітної проникності шару феродіелектрика (поблизу ФМР) виникають «вторинні зони» пропускання.

Результати світового рівня.

Порівняний аналіз експериментальних та теоретичних результатів дослідження взаємодії мікрохвильового випромінювання з перспективними штучними середовищами дозволяє поширити зрозуміння процесів розповсюдження електромагнітних хвиль скрізь складні, сильно дисперсні штучні середовища. Застосування цих середовищ в мікрохвильовій техніці надасть можливість підвищити ступінь мініатюризації, енергоефективності наступного покоління елементів та вузлів систем зв’язку, навігації, радіолокації. Т. В. Калмикова, С. В. Недух, Г. О. Харченко

Договір №5714-3 на виконання наукової роботи ”Наноструктуровані лівосторонні середовища і магнітокеровані елементи пристроїв міліметрового та субміліметрового діапазонів на їх основі: мікрохвильові магніторезонансні та магнітоімпедансні властивості” відповідно до спільного конкурсу наукових проектів НАН України та українського науково-технологічного центру (УНТЦ) за програмою «Цільові дослідження та розвиваючі ініціативи» та Розпорядження Президії НАН України від 02.01.2013 № 2 («Лист»)

Проведено експериментальні та теоретичні дослідження, спрямовані на розвиток сучасних методів магніторезонансної спектроскопії, у тому числі з застосуванням векторного аналізатору кіл та над широкосмугових хвилеводних структур. Запропоновано спеціалізовану резонансну комірку, яка створена на основі мікросмужкового хвилеводу, сигнальна смужка якого має періодичну модуляцію по ширині. Зареєстровано магніторезонасне поглинання в реперному зразку феродіелектрика.

Результати світового рівня.

Розроблено експериментальний зразок лабораторного макету елементу планарних структур НВЧ діапазону (мікросмужковий хвилеводи) з «фотонною» забороненою зоною, які заплановано для використання в магнітокерованих пристроях міліметрових та субміліметрових довжин хвиль. С. І. Тарапов, С. В. Недух, О. О. Гіріч

2014

1. ВИВЧЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТОК З ТВЕРДОТІЛЬНИМИ СТРУКТУРАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-5») ВІДОМЧА, ЦІЛЬОВА ПРОГРАМА ВФА НАНУ «ФУНДАМЕНТАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ МАТЕРІЇ У ШИРОКОМУ ІНТЕРВАЛІ МАСШТАБІВ ПРОСТОРУ І ЧАСУ». ВИКОНУЄТЬСЯ ЗА_ПОСТАНОВОЮ БЮРО ВФАНАНУ ВІД 28.11.2011, ПРОТОКОЛ №8

Дослідження температурної залежності магнітних властивостей з’єднання La_1-хSr_хMnO₃ з домішкою Sr, з х = 0,15, 0,225, 0,30, 0,45, 0,6, методом електронного магнітного резонансу в 4-мм, і 8-мм діапазонах довжин хвиль, підтвердили наявність неоднорідностей в їх магнітних станах. До таких особливостей (які в наших ранніх експериментах проявили себе в наявності лівосторонніх властивостей для х = 0,225 ÷ 0,30), зокрема, відноситься те, що для зразка з х = 0,30 при Т = 300 К і Т = 4,2 К зареєстровано двухфазное магнітне стан, в якому присутні і парамагнітна і феромагнітна фази одночасно.

Результати на рівні провідних світових та українських науково-дослідних лабораторій.

Експериментально підтверджено можливість гетерогенних магнітних станів в полікристалічних зразках допованих стронцієм манганітах лантану що доповнює існуюче уявлення створювання магнітного порядку в цих системах.

Автори: Т.В. Калмикова, С.Ю Польовий, С. В. Недух, С.І. Тарапов, В.М. Деркач

1.2 Вперше зареєстровані та проаналізовані спектри ЭПР кристалів напівпровідників зі змішаною валентністю в діапазоні температур 77K < T < 300K. Встановлена немонотонна температурна залежність ширини лінії поглинання та ефективного g – фактора кристалів HgSe:Fe з різною концентрацією домішкового заліза, що пов‘язано з формуванням у цих кристалах упорядкованого стану заряджених донорів. Визначені інтервал концентрацій домішкового заліза, де спостерігається зміна домінуючого внеску в намагніченість кристалів HgSe:Fe її діамагнітної та парамагнітної складових, а також критична концентрація домішки, при якій спостерігається різке зростання температури Кюрі-Вейса, що обумовлено спонтанною спіновою поляризацією системи гібридизованих електронних станів.

Результати мають фундаментальне значення з точки зору експериментального підтвердження існуючих фізичних моделей стосовно особливостей електронних властивостей притаманних саме кристалам HgSe:Fe. Отримані результати можуть бути використаними для подальшого розуміння фізичних процесів, що відбуваються у безщілинних напівмагнітних напівпровідниках з резонансними донорними рівнями доміщок.

Автори: Б.Е. Бекіров, І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, Л.В. Щербакова.

2. 2.1«ЕЛЕКТРОДИНАМІКА ВІДКРИТИХ РЕЗОНАНСНИХ СИСТЕМ, ПЕРІОДИЧНИХ СТРУКТУР C КОМПОЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ І АНТЕННИХ СИСТЕМ; ПРЯМИ І ЗВОРОТНІ ЗАДАЧІ, РОЗРОБКА КОГЕРЕНТНИХ ДЖЕРЕЛ, ЕЛЕМЕНТНОЇ БАЗИ І ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ МІЛІМЕТРОВОГО І СУБМІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНІВ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ» ( Шифр”СТАРТ-3″)

Експериментально досліджені та оптимізовані хвилеводні 90 градусні та 45 градусні поляризатори міліметрового діапазону довжин хвиль на основі плоско-кіральних двошарових діафрагм з втратами електромагнітної енергії менше 0,1 дБ

Аналогів на Україні та закордоном немає.

Структура має гігантську оптичну активність, внаслідок чого є компактним пристроєм повороту площини поляризації, і може бути широко використана у хвилеводній та антенній техніці.

Автори: В.М. Деркач, О.М. Салогуб

2.2 Запропоновані та практично реалізовані два типи планарних спіральних антен, які збуджуються стандартним металевим хвилеводом міліметрового діапазону довжин хвиль. Смуги частот дорівнюють 5.83 ГГц та 6.7 ГГц відповідно. Коефіцієнт еліптичності обох антен не перевищує -3дБ в смузі частот 34.2 – 37 ГГц.

Отримані результати мають практичне значення щодо використання створених антен у комунікаційних системах безпровідного зв’язку.

Автори: І.В. Іванченко, Д.І. Іванченко, Н.О. Попенко, С.А. Радіонов, М.М. Хруслов, Р.Є. Чернобровкін

3 ДОГОВІР № 2Н/_38_-14 НА ВИКОНАННЯ РОБІТ ЗІ ЗБЕРЕЖЕННЯ ТА ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАЛЕЖНОГО ФУНКЦІОНУВАННЯ НАУКОВОГО ОБ’ЄКТА «КРІОМАГНІТНИЙ РАДІОСПЕКТРОСКОПІЧНИЙ КОМПЛЕКС МІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ ДОВЖИН ХВИЛЬ», ЩО СТАНОВИТЬ НАЦІОНАЛЬНЕ НАДБАННЯ

Проведено регламентні роботи і технологічне обслуговування об’єкта НН, модернізовано функціональні вузли та елементи Комплексу:

розроблено електродинамічні чарунки, які здатні функціонувати при наднизьких температурах;
розроблено принципову схему керування надвисокочастотним генератором 20-60 ГГц для Кріодіелектрометра “ТОРНАДО” та ЕСР радіоспектрометра “КВАРК”;
модернізовано комп’ютерну систему керування експериментом ЕСР-радіоспектрометрів;
розроблено принципові системи автоматичної перестройки та підтримання температурного режиму на кріогенному стенді для дослідження квантових рідин;
проведено налагоджувальні експерименти.

Науково-технічний потенціал модернізованого наукового обладнання прикладений в експериментах, що йдуть в рамках держ. бюджетних НДР “КЕНТАВР-5”, “СТАРТ-2”, “ГЕОРГІН”, “ПІОН”. Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях.

Автори: С.І. Тарапов, С.В. Недух, Р.В. Головащенко, В.М. Деркач.

4. ПРОГРАМА НАН УКРАЇНИ “ФУНДАМЕНТАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ НАНОСТРУКТУРНИХ СИСТЕМ, НАНОМАТЕРІАЛІВ, НАНОТЕХНОЛОГІЙ”. ДОГОВІР 9/14-Н ВІД 03.03.2014 МІЖ ІРЕ НАНУ ТА НАН УКРАЇНИ «ТЕОРЕТИЧНІ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПЕРІОДИЧНИХ І СТОХАСТИЧНИХ МОДУЛЬОВАНИХ НАНОСТРУКТУР В ОПТИЧНОМУ, ІНФРАЧЕРВОНОМУ ТА НАДВИСОКОЧАСТОТНОМУ ДІАПАЗОНАХ СПЕКТРУ»-V ЕТАП НАУКОВОГО ПРОЕКТУ (шифр “ГЕОРГІН”), ВІДПОВІДНО ДО ПОСТАНОВИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ВІД 23.11.2011 № 325 ТА РОЗПОРЯДЖЕННЯ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ВІД 28.02.14 №121

В рамках дослідження фізичних механізмів поширення електромагнітних хвиль крізь дротяне середовище, що виконане з мідних дротів та магнітодисперсних елементів, було отримано такі результати:

експериментально досліджено спектральні характеристики магнітозалежного середовища з мікродроту. Розроблена та відлагоджена методика автоматизованої реєстрації просторового розподілу полів у різних перерізах такої структури. Експериментально продемонстровано явище концентрації енергії структурою з мікродроту. Визначена резонансна частота при якій у дротяній структурі спостерігається максимальна концентрація електромагнітного поля.
аналітично та експериментально досліджено поширення електромагнітних хвиль та процеси суброздільності в анізотропних неоднорідних магнітозалежних середовищах. Розроблена та відлагоджена експериментальна методика вимірювання спектральних характеристик в дротяній лінзі, виконаної з мідних та магнітозалежних дротяних елементів. Експериментально продемонстрована передача неоднорідною лінзою, що виконана з мідних дротів, субхвильового зображення із роздільною здатністю близько λ/15.

Результати світового рівня.

Автори: С.І. Тарапов.

5. ДОГОВІР № 2/14 ВІД 13.02.2014 НА ВИКОНАННЯ НАУКОВОЇ РОБОТИ ЗА ТЕМОЮ ” МІКРОХВИЛЬОВА СПЕКТРОСКОПІЯ ПЕРСПЕКТИВНИХ КОМПОЗИТНИХ ШТУЧНИХ СЕРЕДОВИЩ ” ВІДПОВІДНО ДО ПРОВЕДЕНОГО У 2013 Р. КОНКУРСУ ПРОЕКТІВ НАУКОВО-ДОСЛІДНИХ РОБІТ (НДР) МОЛОДИХ УЧЕНИХ НАН УКРАЇНИ ТА ПОСТАНОВИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ВІД 12.06.2013 № 85 «ПРО РЕЗУЛЬТАТИ КОНКУРСУ ПРОЕКТІВ НАУКОВО-ДОСЛІДНИХ РОБІТ МОЛОДИХ УЧЕНИХ НАН УКРАЇНИ У 2013 Р.» (ШИФР «ПІОН»)

Проведено чисельно-експериментальне дослідження поширення електромагнітних хвиль у мідній лінзі, яка являє собою анізотропне дротяне середовище. У результаті аналізу спектрів виявлено здатність мідної дротяної лінзи моделювати просторову анізотропію хвильового вектора. Експериментально та теоретично досліджено вплив дефектного шару (а саме, розміру та положення дефектного шару в фотонному кристалі) на спектральні властивості фотонного кристалу: встановлено сценарій перетворення крайнього інтерференційного максимуму дозволеної зони в пік дефектної моди в забороненій зоні в спектрі обмеженої діелектричного фотонного кристалу. Методом чисельного моделювання виявлено «вторинні» зони пропускання в основній забороненій зоні одновимірного магнітофотонного кристалу поблизу феромагнітного резонансу.

Результати світового рівня.

Автори: Т.В. Калмикова, С.В. Недух, Г.О. Харченко

6. НАУКОВА РОБОТА ЗА ДОГОВОРОМ № 5714-3 ВІД 08.01.13 ”НАНОСТРУКТУРОВАНІ ЛІВОСТОРОННІ СЕРЕДОВИЩА І МАГНІТОКЕРОВАНІ ЕЛЕМЕНТИ ПРИСТРОЇВ МІЛІМЕТРОВОГО ТА СУБМІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНІВ НА ЇХ ОСНОВІ: МІКРОХВИЛЬОВІ МАГНІТОРЕЗОНАНСНІ ТА МАГНІТОІМПЕДАНСНІ ВЛАСТИВОСТІ” (ШИФР „ЛИСТ”)ВІДПОВІДНО ДО СПІЛЬНОГО КОНКУРСУ НАУКОВИХ ПРОЕКТІВ НАН УКРАЇНИ ТА УКРАЇНСЬКОГО НАУКОВО-ТЕХНОЛОГІЧНОГО ЦЕНТРУ (УНТЦ) ЗА ПРОГРАМОЮ «ЦІЛЬОВІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА РОЗВИВАЮЧІ ІНІЦІАТИВИ» ТА РОЗПОРЯДЖЕНЬ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ВІД 15.02.2012 № 93 ТА ВІД 31.01.2014 № 64

Чисельно та експериментально досліджено поширення електромагнітної хвилі через узгоджене композитне середовище, сформовано з періодичних ланцюгових систем. Композитна система промодельована двома періодичними ланцюговими мікросмужками утвореними з квадруполів. Дані НВЧ експерименту добре узгоджуються з результатами чисельних розрахунків для узгодженої композитної лінії, що складається з двох періодичних та композитних підсистем;

показано, що збіг заборонених зон обох підсистем призводить до з’явлення вузького піку коефіцієнта передачі для електромагнітних хвиль. Цей пік розташований у забороненій зоні узгодженої комплексної системи;
експериментально зареєстрована концентрацію електромагнітного поля в околиці граничної точки, що розділяє дві підсистеми, дозволяє ідентифікувати цей пік як електродинамічний аналог Тамівського стану в ланцюговій системі;
показано, що тамівське поверхневе коливання, що виникає в області контакту планарного ФК з квазі-дротяним середовищем, доцільно ефективно використовувати для створення резонансних комірок ФМР спектрометра (спектрометра феромагнітного резонансу).

Результати світового рівня.

Поглиблено уявлення про можливість створення електромагнітних систем з фотонною забороненою зоною в спектрі пропускання на прикладі планарної хвилевідної лінії, продемонстровано доцільність використання подібних систем в магнітної радіоспектроскопії.

Автори: С.І. Тарапов, С.В. Недух, О.О. Гіріч

7. “ДІЕЛЕКТРОМЕТРІЯ АЛМАЗОПОДІБНИХ МАТЕРІАЛІВ У ГІГАГЕРЦЕВОМУ ТА ТЕРАГЕРЦЕВОМУ ДІАПАЗОНАХ ЧАСТОТ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ І ШИРОКОМУ ДІАПАЗОНІ ТЕМПЕРАТУР ” – ПЕРШИЙ РІК ВИКОНАННЯ ПРОЕКТУ (ШИФР «ДІАМАНТ»)

У відповідності до плану робіт проведено модернізація радіоспектрометра міліметрового діапазону хвиль з резонансною коміркою у вигляді відкритого дискового резонатора на модах шепочучої галереї для вимірювання діелектричних параметрів речовин у діапазоні частот до 280 ГГц і температур 1,0 – 300 K. Виготовлено та проведено вимірювання еталонних зразків та калібрування вимірювальних пристроїв. На модернізованому низькотемпературному радіоспектрометрі проведено вимірювання діелектричних характеристик слабопоглинаючих матеріалів, у тому числі алмазоподібних матеріалів (CVD алмаз, Si:Au та інш.) в діапазоні частот до 280 ГГц та і температур 1,0 – 300 К. На основі проведених вимірювань зроблено попит встановлення основних фізичних механізмів, що відповідають за діелектричні втрати в таких матеріалах (дефекти, домішки, неалмазні включення).

Аналогів на Україні немає.

Отримані результати мають наукове та практичне значення, оскільки прояснюють механізми діелектричних втрат в алмазоподібних матеріалах, що з недавнього часу використовуються у нано- мікро- та потужній електроніці, та можуть допомогти виробникам покращити технологію виробництва цих матеріалів.

Автори: Деркач В.М., Тарапов С.І. Головащенко Р.В., Остріжний Е.М.

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова

Національної академії наук України

2010

2011

2012

2013

2014