Наукові результати

Основні результати відділу за весь час

Наукові результати за хронологією:

2023

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З НАНОСТРУКТУКРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ

Шифр теми: КЕНТАВР-7

КПКВК: 6541030

1.1. У роботі експериментально та чисельно доказано, що шляхом зміни форми планарного резонатора у вигляді розрізаного кільця, навантаженого магнітною плівкою, досягнуто суттєве збільшення сили фотон-магнонного зв’язку до 40%

Публікація: Girich A., Nedukh S., Polevoy S., Sova K., Tarapov S., Vakula A., Enhancement of the microwave photon magnon coupling strength for a planar fabricated resonator. Scientific Reports, 2023, 13(1), 924, 8 pp.

Результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Результати досліджень вносять внесок у створення компактних фотон-магнонних перетворювачів квантової інформації.

Створення ефективних квантових перетворювачів може бути корисним у галузі розвитку квантових комп’ютерів та захищеної передачі даних.

Автори: Полевой С.Ю., Гіріч О.О., чл.-кор. НАН України Тарапов С.І., Недух С.В., Сова К.Ю.

1.2. Проведено теоретичний та експериментальний порівняльний аналіз впливу глибини канавок на магнітні властивості наноструктури. Показано, що для переходу структур з початкового вихрового стану в однодоменний не потрібен повний фізичний розріз елемента. Додавання буферного шару Ti значно покращує точність і якість структури, яку ми вивчаємо, зменшуючи кількість повторно осадженого матеріалу та зменшуючи проблему локального нагріву пучком іонів. Знання параметрів розрізу можна застосувати при створенні структур для топологічної магноніки.

Результати можуть бути застосовані для виготовлення наноструктури з керованими магнітними доменами.

Отримані результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Публікація: T.Scepka, Juraj Feilhauer, Jaroslav Tobik, Sergei Krylov, Tetiana Kalmykova, Vladimir Cambel, and Michal Mruczkiewicz, Control of closure domain state circulation in coupled triangular permalloy elements using MFM tip, J. Appl. Phys. 134, 213902-1-213902-6 (2023); https://doi.org/10.1063/5.0166331

Автори: Т.В. Калмикова.

1.3. Проведено дослідження кристалів ZnSe:Cr,Fe методом ЕПР на частоті f ~ 9,4 ГГц у широкому діапазоні температур. Показана еволюція спектрів ЕПР в залежності від температури. Встановлено, що спектральна лінія з шириною близько 20 мТл змінює своє магнітно-резонансне положення та інтенсивність, яку можна віднести до FMR а при температурі 5 К у спектрі з’являються додаткові лінії, що мають сильну кутову залежність.

Отримані результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Основні виконавці: І.В. Іванченко, Н.О. Попенко.

РОЗРОБКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ТА ПРИЛАДІВ ДЛЯ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ РОЗСІЮВАННЯ ТА ПОГЛИНАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ МІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ

Шифр теми: СТАРТ-5

КПКВК: 6541030

2.1. Досліджено фізичні механізми спин-залежної рекомбінації сильно зв’язаної пари триплетних екситонів, генерованих синглетним розподілом і утворюючих спіновий квінтет (повний спин із двох) биэкситона. Показано, що кількісний аналіз широкосмугового оптично реєстрованого магнітно-резонансного сигналу дозволяє кількісно зрозуміти основні процеси спінової рекомбінації й оцінити нерівновагі спінові заселеності.

Публікація: Y. Sun, L. R. Weiss, V. Derkach, J. E. Anthony, M. Monteverde, A. D. Chepelianskii, “Spin-dependent recombination mechanisms for quintet biexcitons generated through singlet fission”, Phys. Rev. B, Vol. 108, No. 15, paper 155405, 13 pages, published 6 October 2023

Результати не мають аналогів в Україні. Можуть знайти використання в наукових дослідженнях квантових явищ в органичних провідниках. Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Автори: В. М. Деркач, Р. В. Головащенко.

2.2. Досліджені явища штучної оптичної активності у мікрохвильовому діапазоні частот на прикладі зразка та круглого хвилеводу. В розриві хвилеводного тракту розміщується досліджуваний зразок, який являє собою пару однакових спряжених металевих діафрагм з різною топологією з можливістю взаємного обертання, що забезпечує хіральність всього вузла з цілому, в той час як кожна окрема діафрагма не є хіральною.

Публікація: направлено до друку статтю «Eigen-oscillations and resonances in planar-chiral bilayer objects lead to artificial optical activity» Anatoliy Kirilenko, Sergiy Steshenko, Yevhenii Ostryzhnyi, Vadim Derkach.

Результати не мають аналогів в Україні. Можуть знайти використання в наукових дослідженнях, що виконуються у НВЧ діапазоні частот, а також в антенній техніці і техніці зв’язку. Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Автори: В. М. Деркач, Є. М. Острижний.

2.3. Проведено дослідження електродинамічної структури «хвилевід—матриця—локальні неоднорідності» в частотному діапазоні 8 – 10 ГГц. В результаті чисельного моделювання такої структури з двома кубиками визначені їх взаємні положення в матриці, при яких спостерігається максимальний зсув резонансної частоти, та максимальний динамічний діапазон резонансного сигналу в залежності від діелектричної проникності кубиків. Запропоновано алгоритм контролю за можливими відхиленнями діелектричної проникливості одного з кубиків відносно другого реперного з залученням диференційної методики вимірювань.

Отримані результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня та мають практичне значення при створенні нових композитних матеріалів.

Основні виконавці: І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, М.М. Хруслов.

ДІЕЛЕКТРИЧНІ МЕТАПОВЕРХНІ З ПОЛЯРИЗАЦІЙНО-ВИРОДЖЕНИМ СПЕКТРОМ ДЛЯ ВИСОКОТОЧНОГО ДЕТЕКТУВАННЯ КІРАЛЬНИХ РЕЧОВИН

Шифр теми: СТОКС

КПКВК: 6541230

3.1. Теоретично продемонстровано збудження сильно локалізованих поверхневих хвиль довільної поляризації на самокомплементарній метаповерхні в мікрохвильовому діапазоні довжин хвиль.

Публікація: Polevoy S., Yermakov O., Excitation of Surface Waves With On-demand Polarization at Self-Complementary Metasurface. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2023, Vol. 22, No. 8, pp. 1962–1966.

Результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Запропонована методика збудження поверхневих хвиль відкриває принципово нові можливості для керування поляризацією світла в мініатюрних та планарних електромагнітних системах.

Мікрохвильові пристрої на основі самокомплементарних метаповерхнонь можуть бути більш компактними у порівнянні з аналогами, що може бути корисним у галузі розвитку мікрохвильової техніки.

Автори: Полевой С.Ю.

КОНВЕРТАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ДЛЯ КВАНТОВОЇ СЕНСОРИКИ ТА БЕЗПЕКИ КОМУНІКАЦІЙ

Шифр теми: КВАНТ

КПКВК: 2201380

У роботі чисельно показано, що для системи подвійного кільцевого розрізаного резонатора з магнітною плівкою досягнуто велике значення сили фотон-магнонного зв’язку на частоті високоякісної «захопленої» моди.

Публікація: Polevoy S., Increasing of the Photon-Magnon Coupling Strength in a System of Coupled Microwave Resonators with a Magnetic Sample. Proceedings of 2023 IEEE 13th International Conference “Nanomaterials: Applications & Properties” (IEEE NAP-2023). September 10-15, 2023, Bratislava, Slovakia, IMT05.

Результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Автори: Полевой С.Ю., Гіріч О.О., чл.-кор. НАН України Тарапов С.І., Недух С.В., Сова К.Ю., Харченко Г.О..

ДОГОВІР № 2Н/38-23 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;

– виконано роботи з модернізації функціональних вузлів елементів Комплексу, саме:

– здійснено модернізацію комп’ютерної системи керування експериментом ЕСР-радіоспектрометрів;

– заміни батареї центрального обігріву на, такі, що забезпечать необхідний температурний режим експерименту;

Проведення дій з утримання об’єкту НН у робочому стані, контролю стану елементів та вузлів, що законсервовано.

Аналогів в 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 держбюджетних НДР “КЕНТАВР-7”, “СТАРТ-5”, “КВАНТ”, “СТОКС”. Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях.

Основні виконавці: чл.-кор. НАН України С.І. Тарапов, С.В. Недух, С.Ю. Полевой, О.О. Гіріч, Харченко Г.О., В. М. Деркач, Р. В. Головащенко.

2022

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З НАНОСТРУКТУКРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ

Шифр теми: КЕНТАВР-7

КПКВК: 6541030

1.1. Експериментально та чисельно показано, що в системи спірального планарного резонатора з магнітною плівкою виникає надзвичайно велике значення фотон-магнонного зв’язку для моди зі структурою електромагнітного поля у вигляді електричного локалізованого поверхневого плазмону.

Публікація: Influence of the Magnet Filling Factor by the Field of Planar Resonators on the Photon-Magnon Coupling Strength. Polevoy S., Girich A., Tarapov S., Vakula A., Nedukh S., Sova K. Proceedings of online 11-th International Kharkiv Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW’2022), November 14-18, 2022, 4 pp.

Результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Результати досліджень вносять внесок у створення компактних фотон-магнонних перетворювачів квантової інформації. Створення ефективних квантових перетворювачів може бути корисним у галузі розвитку квантових комп’ютерів та захищеної передачі даних.

Автори: Полевой С.Ю., Гіріч О.О., чл.-кор. НАН України Тарапов С.І., Недух С.В., Сова К.Ю.

1.2. Проведено дослідження кристалів Cd_1–_xMn_xTe, вирощених вертикальним методом Бріджмена з різними концентраціями Mn, методами неперервного та імпульсного ЕПР у широкому діапазоні температур. У кристалах Cd_1–_xMn_xTe вперше зареєстровано ЕПР спектр ізольованого Mn²⁺ та визначені параметри спінового_Гамільтоніана. При Т<180К ширини секстетних ліній Mn²⁺ у цих кристалах починають зменшуватися та з’являються додаткові лінії в спектрі ЕПР. Отримано температурну залежність часів спінової релаксації для ізольованого центру Mn²⁺, яка описується з використанням концепцій процесу Орбаха для швидкості фазової пам’яті і двофононного раманівського процесу для швидкості спін-ґраткової релаксації.. Що стосується кристалів Cd_1–_xMn_xTe з x = 0,02 та 0,04, то в спектрі ЕПР спостерігаються дві окремі ізотропні лінії лоренцевої форми: одна широка інтенсивна лінія з g ~ 2,009 і менш інтенсивна вузька лінія з g ~ 1,99. Інтенсивна лінія пов’язана з кластерами Mn більшого розміру, а вузька лінія пов’язана з кластерами Mn меншого розміру внаслідок флуктуацій вмісту марганця.

Отримані результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Основні виконавці: І.В. Іванченко, Н.О. Попенко.

РОЗРОБКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕМЕНТІВ ТА ПРИЛАДІВ ДЛЯ НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ РОЗСІЮВАННЯ ТА ПОГЛИНАННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ МІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ

Шифр теми: «СТАРТ-5»

КПКВК: 6541030

Досліджені властивості хвилеводних обертачів площини поляризації на основі пласких кіральних діафрагм в діапазоні НВЧ. Розроблені та виготовлені макети обертачів площини поляризації з робочими елементами, розміщеними в об’ємі та поза об’ємом лінії передачі. Їх робота заснована на збудженні спеціальних (“діедральних”) коливань у хвилеводому тракті з резонанснимиструктурами у вигляді кіральних діафрагм. Не має аналогів в Україні. Характеристики пристрою знаходяться на рівні світових досягнень. Можуть знайти використання в наукових дослідженнях, що виконуються у НВЧ діапазоні частот, а також в антенній техніці і техніці зв’язку.

Проведено дослідження вольт-ваттних характеристик селективно-легованих напівпровідникових діодних структур на кристалічній та поліамідній підкладці. Експериментально отримано результати у вигляді амплітудно-частотних характеристик та вольт-ваттних чутливостей діодних структур у діапазоні частот 70 – 146 ГГц та штрокому діапазоні температур. Визначено, що при низьких температурах (близько 77 К) чутливість діодів зростає у декілька разів порівняно з кімнатною температурою. Інтерполяція температурних залежностей чутливості вказує на те, що при пониженні температури до гелієвої (4,2 К) чутливість діодів збільшиться на два порядки. Немає аналогів в Україні. Можуть знайти використання в наукових дослідженнях, а також в таких сферах, як телекомунікації, енергетика, транспорт, екологія й інші. Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Основні виконавці: В. М. Деркач, Р. В. Головащенко, Є. М. Острижний.

Результати можуть бути застосовані для побудови пристроїв контролю рівня електромагнітних випромінювань для зменшення їх дії на навколишнє середовище та людину.

ДОГОВІР № 2Н/38-22 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;

– виконано роботи з модернізації функціональних вузлів елементів Комплексу, саме:

– здійснено модернізацію комп’ютерної системи керування експериментом ЕСР-радіоспектрометрів;

– здійснення доробки та модернізації системи вимірювання магнітних полів;

– вакуумні випробування елементів нового електродинамічного модулю 8-мм діапазону;

– здійснення модернізації низькотемпературного азотного модуля та виготовлення електродинамічного модуля для дослідження характеристик напівпровідникових діодів нової конструкції при низьких температурах;

– проведено налагоджувальні експерименти.

Науково-технічний потенціал модернізованого наукового обладнання прикладений в експериментах, що йдуть в рамках держбюджетних НДР “КЕНТАВР-7”, “СТАРТ-5”, “ГЄЛІОС”, “СЕНСОР”, “СТОКС”. Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях.

Автори: чл.-кор. НАН України С.І. Тарапов, С.В. Недух, Р.В. Головащенко, В.М. Деркач.

Основні виконавці: чл.-кор. НАН України С.І. Тарапов, С.В. Недух, Р.В. Головащенко, В.М. Деркач.

ДІЕЛЕКТРИЧНІ МЕТАПОВЕРХНІ З ПОЛЯРИЗАЦІЙНО-ВИРОДЖЕНИМ СПЕКТРОМ ДЛЯ ВИСОКОТОЧНОГО ДЕТЕКТУВАННЯ КІРАЛЬНИХ РЕЧОВИН

Шифр теми: СТОКС

КПКВК: 6541230

У роботі запропоновано спосіб збудження поверхневих хвиль з лінійною горизонтальною, вертикальною та діагональною, а також круговою поляризацією, за рахунок використання властивості виродженості ТЕ-ТМ мод самокомплементарної метаповерхні.

Публікація: Polarization-Controlled Excitation of Surface Waves at Self-Complementary Metasurface. Polevoy S., Kharchenko G., Kalmykova T., Ostrizhnyi Y., Ivzhenko L., Yermakov O. Proceedings of online 11-th International Kharkiv Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW’2022), November 14-18, 2022, 4 pp.

Результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Запропонована методика збудження поверхневих хвиль відкриває нові можливості для передачі та перетворення сигналу в площині.

Автори: Полевой С.Ю., Харченко Г.О., Калмикова Т.В., Острижний Є.М., Івженко Л.І.,

НВЧ ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРОВАНИХ МЕТАМАТЕРІАЛІВ, ЯК ЕЛЕМЕНТІВ СУЧАСНИХ СЕНСОРНИХ СИСТЕМ

Шифр теми: СЕНСОР

КПКВК: 6541030

Проведено чисельне моделювання з метою демонстрації керуванням режиму поширення обманних поверхневих плазмон-поляритонів (ОППП) у планарному гіперболічному метаматеріалі та вплив взаємного обертання структурованих елементів на режим поширення ПП, що виявляється у створенні додаткових напрямків поширення на обраній частоті.

Чисельно продемонстрована можливість налаштування положення піків пропускання внаслідок зміни матеріальних параметрів окремих елементів структурованого субстрату. Чисельно продемонстрована можливість перебудови частоти піків пропускання в залежності від зовнішнього магнітного поля завдяки наявності магнітної складової у структурованому субстраті.

Запропоновані концепція та методи можуть бути застосовані для застосування у планарних комунікаціях та сенсорних системах

Автори: С. Ю. Полевой, Л. І. Івженко.

НДР «Мікрохвильовий аналіз властивостей локалізованих носіїв у сонячних елементах наступного покоління»

Шифр теми: Геліос-2

КПКВК: 2201380

Угода про культурне, науково-технічне співробітництво між Урядом України та Урядом Французької Республіки від 19.10.1995; Програма спільних дій між Україною та Францією в галузі науково-технологічного співробітництва «ДНІПРО» від 10.10.2001; протокол Десятого засідання українсько-французького Змішаного комітету з науково-технічного співробітництва, проведеного шляхом листування дипломатичними каналами у січні 2022 року.

Розвиток безконтактного радіофізичного методу дослідження спінової динаміки і транспортних властивостей спінових носіїв в органічних провідниках з використанням високодобротних дискових діелектричних резонаторів (ДДР) розширить діапазон вимірювань до температурного діапазону від наднизьких температур до кімнатної температури (1,5 К – 300 К) та магнітних полів до 10 Т.

Досліджено спектральні, енергетичні та польові характеристики дискових діелектричних резонаторів міліметрового діапазону хвиль, що використовуються в дослідженнях спінової динаміки і транспортних властивостей спінових носіїв в органічних провідниках. Розроблено ескізи макету електродинамічного модуля з резонансною коміркою у вигляді дискового діелектричного резонатора.

Зібрано та налагодження схему вимірювання з використанням гелієвого оптичного кріостата з електродинамічним модулем. Проведен налагоджувальні експерименті при азотних температурах. Дослідження можуть буті використані для вивчення властивостей органічних провідників для сонячної електроніки.

Основні виконавці – В. М. Деркач, Р. В. Головащенко, Є. М. Острижний, Корж В.Г.

2021

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З НАНОСТРУКТУКРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-6») ВІДОМЧА, ЦІЛЬОВА ПРОГРАМА ВФА НАНУ «ВИВЧЕННЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНИХ ФІЗИЧНИХ І АСТРОНОМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ЇХНЬОГО ПРАКТИЧНОГО ЗАСТОСУВАННЯ». ВИКОНУЄТЬСЯ ЗА_ПОСТАНОВОЮ БЮРО ВФАНАНУ ВІД 28.11.2011, ПРОТОКОЛ №8

КПКВК 6541030

Були досліджені магніторезонансні властивості наночастинок La_0.775Sr_0.225MnO₃ покритих рівним шаром SiO₂, показано, що розмір наночастин не впливає на нашу оцінку поля поверхневої анізотропії. За допомогою аналізу ПЕМ-зображення досліджуваних зразків показано, що наночастинки зливаються в конгломерати.

Відповідає міжнародним стандартам високого рівня

Т.В. Калмикова, К.Ю. Сова, А.С. Вакула, С.І. Тарапов

Досягнення не впливають на збереження та поліпшення стану навколишнього середовища та сталого розвитку.

В роботі експериментально показано, що для структурованого зразка фериту з канавками частота феромагнітного резонансу залежить від орієнтації канавок щодо широкої сторони зразка, а також, збільшується зі збільшенням глибини канавок для деякого діапазону зовнішнього магнітного поля.

Публікація: Polevoy S.Yu., Kharchenko G.O., Tarapov S.I., Kravchuk О.O., Kurselis K., Kiyan R., Chichkov B.N., Slipchenko N.I. A magnetoactive metamaterial based on a structured ferrite. Радиофизика и Электроника, 2021, т.26, №1, с. 28-34. https://doi.org/10.15407/rej2021.01.028

Результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Результати досліджень вносять внесок у створення нових метаматеріалів з необхідними електромагнітними властивостями. Структуровані ферити перспективні в мікрохвильовому діапазоні як елементи керованих фільтрів, поляризаторів, анізотропних феритових резонаторів.

Мікрохвильові пристрої на основі структурованих феритів можуть мати більшу компактність у порівнянні з аналогами, що може бути корисним у галузі розвитку мікрохвильової техніки.

Автори: Полевой С.Ю., Харченко Г.О., чл.-кор. НАН України Тарапов С.І., Кравчук О.О.,

ДОГОВІР № 2Н/_38_-21 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;

– виконано роботи з модернізації функціональних вузлів елементів Комплексу, саме:

– здійснено модернізацію комп’ютерної системи керування експериментом ЕСР-радіоспектрометрів;

– дороблено та модернізовано низькотемпературний модуль для дослідження квантових рідин при наднизьких температурах;

– модернізовано НВЧ тракт кріорадіоспектрометру;

– проведено налагоджувальні експерименти.

Науково-технічний потенціал модернізованого наукового обладнання прикладений в експериментах, що йдуть в рамках держбюджетних НДР “КЕНТАВР-6”, “СТАРТ-5”, “ГЄЛІОС”, “КАРАТ”, “ТОПАЗ”. Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях.

Автори: чл.-кор. НАН України С.І. Тарапов, С.В. Недух, Р.В. Головащенко, В.М. Деркач.

Основні виконавці: чл.-кор. НАН України С.І. Тарапов, С.В. Недух, Р.В. Головащенко, В.М. Деркач.

2021 – 2022 – НДР МОЛОДИХ УЧЕНИХ НАН УКРАЇНИ “НВЧ ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРОВАНИХ МЕТАМАТЕРІАЛІВ, ЯК ЕЛЕМЕНТІВ СУЧАСНИХ СЕНСОРНИХ СИСТЕМ” «СЕНСОР», КЕРІВНИК – ІВЖЕНКО Л.І., КПКВК – 6541030, №РЕЄСТРАЦІЇ В УКРІНТЕІ 0121U111820

При виконанні НДР «Сенсор» були отримані результати, що відповідають міжнародним стандартам високого рівня, а саме:

Показано, що у випадку планарного гіперболічного метаматеріалу, геометрія структурних елементів формує сильну анізотропію дисперсійних залежностей. А зовнішнє керування режимом поширення ПП, у вигляді взаємного обертання структурованих елементів, призводить до різкої топологічної трансформації ізочастотних контурів у хвильовому векторному просторі за сценарієм «еліптичний-плаский-гіперболічний».

Наукова та практична значимість – отримані результати з фундаментальних наукових досліджень дають рекомендації, що представлені як теоретичні методи, відносно того, який саме набір параметрів може бути корисний для створення ефективної сенсорної системи у вирішенні найважливіших проблем сталого розвитку науково-технічного потенціалу сучасних сенсорних систем так само як і у пріоритетній галузі енергозбереження з метою поліпшення стану навколишнього середовища.

Основний виконавець – Харченко Г.О.

2020 – 2021 – ГРАНТ ВІД МОНУ СПІЛЬНИХ УКРАЇНСЬКО-ПОЛЬСЬКИХ НДР «НЕВЗАЄМНІ ТОПОЛОГІЧНІ ХВИЛІ У ЛІНІЯХ ПЕРЕДАЧ ІЗ РЕЗОНАНСАМИ З МАГНІТНОЮ ПЕРЕБУДОВОЮ У МІКРОХВИЛЬОВОМУ ДІАПАЗОНІ ДОВЖИН ХВИЛЬ» «ТОПАЗ», КЕРІВНИК – ТАРАПОВ С.І., КПКВК – 2201380, № РЕЄСТРАЦІЇ В УКРІНТЕІ 0120U103409

При виконанні НДР «Топаз» були отримані результати, що відповідають міжнародним стандартам високого рівня, а саме:

Для випадку електромагнітного аналога топологічного ізолятора, основу якого становить двоперіодичний масив еліптичних циліндрів з кварцу, за результатами числового моделювання, показана можливість регулювання електромагнітних властивостей топологічного ізолятора без змінення інших структурних параметрів, лише обираючи напрямок одновісної анізотропії кварцу. Також, показано можливість регулювання мікрохвильових електромагнітних властивостей топологічних ізоляторів шляхом зміни їх геометричних параметрів та діелектричної проникностей. З практичної точки зору топологічні ізолятори можуть використовуватися як компоненти НВЧ-ліній передачі та пристроїв з дуже малими втратами при поширенні електромагнітних хвиль. Отримані результати фундаментальних наукових досліджень є незамінними у вирішенні найважливіших проблем сталого розвитку науково-технічного потенціалу сучасних телекомунікаційних систем, так само, як і у пріоритетній галузі енергозбереження, що має на меті поліпшення стану навколишнього середовища.

Основні виконавці – Івженко Л.І., Полевой С.Ю., Нахімович М.І.

5.НДР «СТАРТ-5», КПКВК 6541030

Розроблені та виготовлені макети обертачів площини поляризації з робочими елементами, розміщеними поза об’ємом лінії передачі. Їх робота заснована на збудженні спеціальних (“діедральних”) коливань у хвилеводому об’єкті, утвореному двома рифленими фланцями, що володіють обертальною симетрією C_n(n>2). Така топологія забезпечує 3D-кіральность композитного об’єкту при азимутальному збудження фланців і обертання площини поляризації на довільний кут у смузі декількох відсотків при мінімальних втратах. Не має аналогів в Україні. Характеристики пристрою знаходяться на рівні світових досягнень. Можуть знайти використання в наукових дослідженнях, що виконуються у НВЧ діапазоні частот, а також в антенній техніці і техніці зв’язку.

Основні виконавці: В. М. Деркач, Р. В. Головащенко, Є. М. Острижний.

НДР «КАРАТ» КПКВК 2201380

НДР «Мікрохвильові діоди нової конструкції для виявлення спрямованого

електромагнітного випромінювання» «Карат»

керівник – Деркач В.М., № реєстрації в УкрІНТЕІ 0121U113731

При виконанні НДР «Карат» були отримані результати, що відповідають міжнародним стандартам високого рівня, а саме:

До завдань даної спільної роботи включено розробка та дослідження властивостей нових напівпровідникових діодних структур на основі селективно легованих напівпровідникових структур асиметричної форми для датчиків гігагерцевого (ГГц) та терагерцевого (TГц) діапазонів частот.які виготовляють литовські колеги, в широкому діапазоні частот та температур.

Відповідно до плану робіт проведено дослідження вольт-ваттних характеристик селективно-легованих напівпровідникових діодних структур на кристалічній та поліамідній підкладці, які були поставлені нам литовськими партнерами, в діапазоні частот 70 ГГц – 146 ГГц та температур 77 – 300К. Отримані результати наукових досліджень є суттєвим внеском у вирішення найважливіших проблем сталого розвитку науково-технічного потенціалу в галузі радіофізики та електроніки.

Derkach, R. Golovashchenko, Y. Ostryzhnyi , J. Gradauskas, A. Sužiedėlis, M. Anbinderis. Investigation of the Voltage Sensitivity of Selectively Doped Microwave Diodes on “Hot” Electrons in a Wide Temperature Range. II International Advanced Study Conference Condensed Matter and Low Temperature Physics2021 (6 – 12 June 2021, Kharkiv, Ukraine): Conference Program and Book of Abstracts / Editor: Nataliia Mysko-Krutik. – Kharkiv: FOP Brovin O.V., 2021. – P. 225.

Основні виконавці – В. М. Деркач, Р. В. Головащенко, Є. М. Острижний,, Нахімович М.І.

НДР «ГЕЛІОС» КПКВК 2201380

НДР «Мікрохвильовий аналіз властивостей локалізованих носіїв у сонячних елементах наступного покоління» «Геліос», керівник – Деркач В.М., № реєстрації в УкрІНТЕІ 0120U103765

При виконанні НДР «Геліос» було зроблено наступнє.

Згідно плану робіт першого року було зроблено:

Запропоновано нові форми спеціальних дискових діелектричних резонаторів та досліджено їх спектральні, енергетичні та польові характеристики та характеристики збуджуючих елементів. На протязі року проведено більше 10 відеоконференцій з французькими партнерами в онлайн режимі. З урахуванням конструкції кріогенного обладнання, що є у французьких дослідників розроблено ескізи макету електродинамічного модуля з резонансною коміркою у вигляді дискового діелектричного резонатора для дослідження спінової динаміки і транспортних властивостей спінових носіїв в органічних провідниках. Узгоджено плани спільних експериментів з дослідження спінової динаміки і транспортних властивостей спінових носіїв в органічних провідниках

Основні виконавці – В. М. Деркач, Р. В. Головащенко, Є. М. Острижний,, Нахімович М.І.

2020

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З НАНОСТРУКТУКРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-6») ВІДОМЧА, ЦІЛЬОВА ПРОГРАМА ВФА НАНУ «ВИВЧЕННЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНИХ ФІЗИЧНИХ І АСТРОНОМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ЇХНЬОГО ПРАКТИЧНОГО ЗАСТОСУВАННЯ». ВИКОНУЄТЬСЯ ЗА_ПОСТАНОВОЮ БЮРО ВФАНАНУ ВІД 28.11.2011, ПРОТОКОЛ №8

КПКВК 6541030

1.1. Експериментально та чисельно продемонстровано, що для повністю феродіелектрічної метаповерхні, що складається з масиву циліндрів на підкладці, на частоті граткового резонансу є можливість неперервного перестроювання спектральних та поляризаційних властивостей шляхом змінення геометричних параметрів структури.

Публікація: Ivzhenko L.I., Polevoy S.Y., Tarapov S.I., Yachin V.V., Kurselis K., Kiyan R., Chichkov B.N. Experimental observation of tunable Wood type resonances in an all-ferrodielectric periodical metasurface. Optics Letters, 2020, Vol. 45, No. 19, pp. 5514-5517. DOI: 10.1364/OL.402936

Результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня..

Результати досліджень вносять внесок у створення нових метаматеріалів з необхідними електромагнітними властивостями. Такі метаповерхні можуть знайти застосування в якості магнітно керованих елементів пристроїв мікрохвильового та оптичного діапазону, таких як вентилі, поляризатори і датчики.

Автори: А.А. Гіріч, Т.В. Калмикова, С.Ю Полевой, Л.І. Івженко, М.О. Міляєв, С.В. Недух, чл.-кор. НАН України С.І. Тарапов.

1.2. Визначено механізм формування ЕПР спектра зразків ZnSe: Fe у діапазоні температур від 5 K до 300 K. Встановлено, що сигнал ЕПР при g ~ 2 спричинений іонами Fe³⁺, що знаходяться як в октаедричних, так і в тетраедричних комплексах і зміщені з центрів симетрії. Джерелами лінії ЕПР з g = 4,27, а також сигнали низької інтенсивності, які виявляються при 5 К, є переходи в спотворених тетраедричних комплексах.

Рівень досліджень та отримані результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня і можуть бути корисними для підвищення ефективності роботи лазерів середнього ІЧ діапазону випромінювання, що працюють при кімнатній температур.

Автори: Б.Е. Бекіров, І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, М.С. Гідулянов.

НДР «СТАРТ-5», КПКВК 6541030

Розроблені обертачі площини поляризації з робочими елементами розміщеними поза обсягом лінії передачі. Їхня робота заснована на збудженні спеціальних (“діедральних”) коливань у хвилеводому об’єкті, утвореному двома рифленими фланцями, що володіють обертальною симетрією.

Немає аналогів в Україні. Можуть знайти використання в наукових дослідженнях, що виконуються у НВЧ діапазоні частот, а також в антенній техніці і техніці зв’язку. Відповідає міжнародним стандартам високого рівня.

Автори: Б.Е. Бекіров, І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, М.С. Гідулянов.

НДР «СТАРТ-5» (КПКВК 6541230)

Запропоновано і розроблено новий резонансний метод визначення комплексної діелектричної проникності включень усередині радіопрозорої ізотропної та однорідної діелектричної матриці, що розміщена у прямокутному 3-см хвилеводі. Проникність та коефіцієнт втрат різних матеріалів визначені з похибками 0,1% та 5% відповідно.

Дана методика не має аналогів ні в Україні, ні за кордоном.

Результат має наукову та практичну значимість, оскільки забезпечує можливість визначення комплексної діелектричної проникливості речовин менших за довжину хвилі.

Автори: І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, М.М. Хруслов, В. Плахтій.

4. СПЕКТРАЛЬНІ ТА ДИСПЕРСІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОВНІСТЮ ДІЕЛЕКТРИЧНИХ ДВУПЕРІОДИЧНИХ ТОПОЛОГІЧНИХ ІЗОЛЯТОРІВ У МІКРОХВИЛЬОВОМУ ДІАПАЗОНІ ДОВЖИН ХВИЛЬ (ШИФР «ТОПАЗ») ДОГОВІР № М /104-2020 ВІД 21 ЖОВТНЯ 2020 Р. ЗГІДНО З НАКАЗОМ МОН УКРАЇНИ ВІД 05.06.2020 № 772 «ПРО ВНЕСЕННЯ ЗМІН У ДОДАТОК ДО НАКАЗУ МІНІСТЕРСТВА ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ВІД 25.03.2020 № 454» ТА НАКАЗОМ МІНІСТЕРСТВА ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ВІД 25.06.2020 № 869 «ПРО ФІНАНСУВАННЯ СПІЛЬНИХ УКРАЇНСЬКО-ПОЛЬСЬКИХ НАУКОВО-ДОСЛІДНИХ ПРОЄКТІВ У 2020 РОЦІ»

КПКВК -2201380

Чисельно продемонстровано, що для інтерфейсу двох двуперіодичних топологічних ізоляторів, що складаються з масиву еліптичних циліндрів з кварцу, шляхом вибору напрямку одноосної анізотропії кварца можливо управляти частотами границі забороненої зони.

Публікація: Polevoy S.Yu., Tarapov S.I., Rameev B.Z. Metamaterial Cell for Detection of Complex Permittivity Inhomogeneities. Proceedings of 10-th International Kharkiv Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter And Submillimeter Waves (MSMW’2020), September 21-25, 2020, Kharkiv, Ukraine, pp. 568-571.

Результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Результати досліджень вносять внесок у створення нових метаматеріалів з необхідними електромагнітними властивостями. Топологічні ізолятори можуть знайти застосування в якості керованих пристроїв мікрохвильового та оптичного діапазону, таких як лінії передачі з малими втратами та вентилі.

Виконавці: чл.-кор. НАН України Тарапов, С.І., Івженко Л. І., Полевой С.Ю.

5. ДОГОВІР № 2Н/_38_-20 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:

– здійснено модернізацію комп’ютерної системи керування експериментом ЕСР-радіоспектрометрів;

– здійснено модернізацію апаратури для вимірювання наднизьких температур та розширено можливості кріодіелектрометра на дослідження ефекту фотопровідності напівпровідників.

модернізовано магнітні системи: налагоджено блоку живлення електромагніту.
проведено налагоджувальні експерименті.

Науково-технічний потенціал модернізованого наукового обладнання прикладений в експериментах, що йдуть в рамках держбюджетних НДР “КЕНТАВР-6”, “СТАРТ-4”, “СУБСТРАТ”, “ТОПАЗ”. Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях.

Автори: чл.-кор. НАН України С.І. Тарапов, С.В. Недух, Р.В. Головащенко, В.М. Деркач.

Основні виконавці: чл.-кор. НАН України С.І. Тарапов, С.В. Недух, Р.В. Головащенко, В.М. Деркач.

6. КЕРУВАННЯ СПЕКТРОМ ЗА ДОПОМОГОЮ ПЛАНАРНОГО МЕТАМАТЕРІАЛУ З ПЕРІОДИЧНО НЕОДНОРІДНИМ СУБСТРАТОМ. (ШИФР «СУБСТРАТ»). РОЗПОРЯДЖЕННЯ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ВІД 24.02.2020 № 124 «ПРО ПРОДОВЖЕННЯ ВИКОНАННЯ ПРОЄКТІВ НАУКОВО-ДОСЛІДНИХ РОБІТ МОЛОДИХ УЧЕНИХ НАН УКРАЇНИ У 2020 Р.» КПКВК 6541030

Методом чисельного моделювання проведено дослідження розповсюдження електромагнітних хвиль в планарних метаматеріалах: в двоперіодичному фотонному кристалі з неоднорідним субстратом та в планарному метаматеріалі, що складається із ланцюга двох гіротропних фотонних кристалів із топологічно захищеними станами у НВЧ діапазоні частот. Показано, що у випадку планарного двоперіодичного фотонного кристалу з неоднорідним субстратом, сімейство вузьких піків коефіцієнта пропускання може з’являтися в діапазоні частот, де перекриваються заборонені зони періодичних структур з малим та великим періодами. Чисельно продемонстрована можливість налаштування положення піків пропускання шляхом зміни діелектричної проникності та довжини окремих елементів структурованого субстрату. Показано, що у випадку проходження електромагнітних хвиль НВЧ діапазону скрізь топологічний ізолятор у вигляді одновимірного періодичного розташування пелюсткоподібних скупчень еліптичних елементів, за відсутності зовнішнього магнітного поля у забороненій зоні спектру пропускання виникає ряд особливостей: а саме, вузький пік поверхневого стану, що викликаний топологічними властивостями двох ФК із різною геометрією елементарної комірки, які межують один з одним. Частота піку поверхневого стану відповідає концентрації електромагнітного поля на межі двох ФК

Публікація: Kharchenko G., Kalmykova T., Tarapov S., Polevoy S., Girich A., Vakula A., Milyaev M., Ivzhenko L., Nedukh S., Pashchenko M., Veverka P. Microwave Investigation of Greigite Nanoparticles Magnetic Properties. Proceedings of 10-th International Kharkiv Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter And Submillimeter Waves (MSMW’2020), September 21-25, 2020, Kharkiv, Ukraine, pp. 854-858

Отримані результати відповідають міжнародним стандартам високого рівня.

Дослідження спрямовані на створення керованих НВЧ метаматеріалів для розробки високочастотних фільтрів.

Автори:- Л.І. Івженко, Г.О. Харченко.

Основні виконавці: Л.І. Івженко, Г.О. Харченко

7. НДР «АГАТ» КПКВК 2201380

Програма співробітництва в галузі науки та технологій між Міністерством освіти і науки України та Міністерством освіти і науки Литовської Республікина 2016-2020 роки від 30.09.2015, протокол восьмого засідання двосторонньої українсько-литовської Комісії зі співробітництва у сфері науки та технологій між Міністерством освіти і науки України та Міністерством освіти, науки та спорту Литовської Республіки від 08 жовтня 2019 року, наказ Міністерства освіти і науки України від 05.06.2020 № 772 «Про внесення змін у додаток до наказу Міністерства освіти і науки України від 25.03.2020 № 454» та наказ Міністерства освіти і науки України від 24.06.2020 № 863 «Про фінансування спільних українсько-литовських науково-дослідних проектів у 2020 році».

Проведено дослідження основних характеристик нових діодних структур на «гарячих електронах» у міліметровому діапазоні довжин хвиль, розроблених литовськими колегами з «Центру фізичних наук і технологій» м. Вільнюс.

Немає аналогів в Україні. Можуть знайти використання в наукових дослідженнях, що виконуються у НВЧ діапазоні частот, а також в таких відповідальних сферах, як телекомунікації, енергетика, транспорт (зокрема, авіаційний), екологія й інші. Відповідає міжнародним стандартам високого рівня

Основні виконавці: В.М.Деркач, Р.В.Головащенко.

2019

1. ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З НАНОСТРУКТУКРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-6») ВІДОМЧА, ЦІЛЬОВА ПРОГРАМА ВФА НАНУ «ВИВЧЕННЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНИХ ФІЗИЧНИХ І АСТРОНОМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ЇХНЬОГО ПРАКТИЧНОГО ЗАСТОСУВАННЯ». ВИКОНУЄТЬСЯ ЗА_ПОСТАНОВОЮ БЮРО ВФАНАНУ ВІД 28.11.2011, ПРОТОКОЛ №8

Експериментально та чисельно продемонстровано можливість неперервного перестроювання спектральних властивостей планарних метаматеріалів на основі ефекту муара шляхом змінення їх геометричних параметрів в мікрохвильовому діапазоні. Експериментально показано, оснвоні області локалізації подлизу елементів метаповерхні. Встановлено, що шляхом спеціальной термічной обробці наночастинок ZnFe₂O₄, можна досягти суттєвого збільшення частоти піка феромагнітного резонансу та ширини резонансної лінії при низьких та кімнатних тепмпературах.

Результати відповідають рівню провідних світових науково-дослідних лабораторій.

Результати досліджень вносять внесок у створення нових метаматеріалів з необхідними електромагнітними властивостями. Вони можуть бути використані в розробці надвисокочастотних пристроїв, наприклад, фільтрів, що перестроюються механічно або напругою.

Автори:- А.А. Гіріч, Т.В. Калмикова, С.Ю Полевой, Л.І. Івженко, М.О. Міляєв, С.В. Недух, чл.-кор. НАН України С.І. Тарапов.

Основні виконавці: А.А. Гіріч, Т.В. Калмикова, С.Ю Полевой, Л.І. Івженко, М.О. Міляєв, С.В. Недух, чл.-кор. НАН України С.І. Тарапов.

1.1.2. В рамках моделі спінових пакетів з’ясовано сценарії температурної поведінки спінових підсистем іонів Fe3+ в селенідах цинку що леговані залізом.

Дана методика аналіза спектрів ЕПР стосовно напівмагнітних напівпровідників не має аналогів ні в Україні, ні за кордоном.

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

Основні виконавці: І.В. Іванченко, Н.О. Попенко.

2. НДР «ГЕНЕРАЦІЯ, ПОСИЛЕННЯ, ДЕТЕКТУВАННЯ ТА РОЗПОВСЮДЖЕННЯ ТЕРАГЕРЦОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ: ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЕКСПЕРИМЕНТ» (ШИФР «СТАРТ-4»)

Розраховано та створено експериментальний макет керованого пристрою для круглого хвилеводу, виконаний у вигляді пари спряжених плоско-хіральних діафрагм, який проявляє штучну оптичну активність у 3-х сантиметровому діапазоні довжин хвиль. Макет характеризується малими геометричними розмірами відносно довжини хвилі λ₀ (від λ₀/50 до λ₀/10) та забезпечує поворот площини поляризації хвилі у широкому діапазоні кутів (від 0°до 90°).

Характеристики пристрою відповідають міжнародним стандартам.

Розробка розширює елементу базу приймально-передавальної апаратури мікрохвильового діапазону довжин хвиль. Результати досліджень можуть бути використані у радіолокації та антенній техніці. Пристрій є конкурентно здатним, ергономічним, енергоефективним.

Автори: В. М. Деркач, Р. В. Головащенко, Є. М. Острижний, Р. В. Скиба, (А.О. Кириленко, С. А. Стешенко).

Основний виконавець: ст. н. с. В. М. Деркач.

3. ДОГОВІР № 2Н/_38_-19 НА ВИКОНАННЯ РОБІТ ЗІ ЗБЕРЕЖЕННЯ ТА ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАЛЕЖНОГО ФУНКЦІОНУВАННЯ НАУКОВОГО ОБ’ЄКТА «КРІОМАГНІТНИЙ РАДІОСПЕКТРОСКОПІЧНИЙ КОМПЛЕКС МІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ ДОВЖИН ХВИЛЬ», ЩО СТАНОВИТЬ НАЦІОНАЛЬНЕ НАДБАННЯ

– здійснено модернізацію комп’ютерної системи керування експериментом ЕСР-радіоспектрометрів;

– здійснено розробку конструкції та виготовлення вузлів низькотемпературного модуля з горизонтальним розташуванням дискового діелектричного резонатора та системою збудження за допомогою діелектричних антен, які заглиблені у досліджувану квантову рідину (наприклад, рідкий гелій). Для отримання наднизьких температур розроблено конструкцію одноградусної ванни.

– модернізовано апаратну систему реєстрації сигналу: інтеграція у вимірювальну схему та здійснено тестові випробування системи реєстрації сигналу з включенням цифрових мультіметрів.
проведено налагоджувальні експерименті.

Науково-технічний потенціал модернізованого наукового обладнання прикладений в експериментах, що йдуть в рамках держбюджетних НДР “КЕНТАВР-6”, “СТАРТ-4”, “СУБСТРАТ”. Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях.

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

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

2018

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З НАНОСТРУКТУКРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-6») ВІДОМЧА, ЦІЛЬОВА ПРОГРАМА ВФА НАНУ «ВИВЧЕННЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНИХ ФІЗИЧНИХ І АСТРОНОМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ЇХНЬОГО ПРАКТИЧНОГО ЗАСТОСУВАННЯ». ВИКОНУЄТЬСЯ ЗА_ПОСТАНОВОЮ БЮРО ВФАНАНУ ВІД 28.11.2011, ПРОТОКОЛ №8

1.1. Eкспериментально (методом феромагнітного резонансу) вивчено вплив магнітостатичної взаємодії між нанорозмірними шаром пермалою та смужками кобальту на кутову залежність спектрів магніторезонансного поглинання. В результаті дослідження виявлено існування декількох (від 3 до 4) магніторезонансних мод різного походження, які демонструють різну кутову залежність величини резонансного магнітного поля.

Експериментально продемонстрована аномально велике підсилення ефекту Фарадея в періодичних гіротропних метаматеріалах, які сформовані з об’ємних магнітоактивних елементів та реалізовано керування ефектом за допомогою магнітного поля.

Результати відповідають рівню провідних світових та українських науково-дослідних лабораторій.

Дослідження спрямовані на створення керованих НВЧ метаматеріалів для розробки високочастотних фільтрів, гіротропних та магнітоактивних метаматеріалів.

Автори: А.А. Гіріч, Т.В. Калмикова, С.Ю Полевой, С.В. Недух, С.І. Тарапов.

Основні виконавці: А.А. Гіріч, Т.В. Калмикова, С.Ю Полевой, С.В. Недух, С.І. Тарапов.

1.2. Вперше отримані та проаналізовані спектри ЕПР кристалла ZnSe:Fe в широкому діапазоні температур. Встановлено, що спектр цього кристала містить надтонку структуру, викликану наявністю домішків Mn²⁺, що пов’язані з Fe³⁺, а також – окремі лінії поглинання іонів заліза, що знаходяться в двох зарядових станах.

Дослідження відповідають міжнародному рівню. Результати можуть біти використані при розробці напівпровідникових датчиків електромагнітного випромінювання.

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

Основні виконавці: І.В. Іванченко, Н.О. Попенко.

2.1. Розроблено експериментальний макет керованого хвилеводного обертувача поляризації електромагнітних хвиль міліметрового діапазону на основі пласко-кіральних діафрагм. Теоретично-експериментальний аналіз характеристик пристрою показав, що керування поляризацією може здійснюватися у межах 0 – 90 градусів шляхом повороту діафрагм а втрати електромагнітної енергії не перевищують 0.3 дб.

Характеристики пристрою знаходяться на рівні світових досягнень. Результати досліджень можуть бути використані в радіолокації та антенній техніці.

Автори: В. М. Деркач, Р. В. Головащенко, Є. М. Острижний.

Основний виконавець: ст. н. с. В. М. Деркач.

2.2. Проведено чисельне моделювання оригінальної широкосмугової мікрополоскової антени НВЧ діапазону з подвійною поляризацією та визначені її оптимальні параметри, що дозволяють отримати робочу смугу частот 17%.

Запропонована антена має практичну значимість, оскільки дозволяє розширити смугу частот існуючих антен даного класу

Автори: І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, М.М. Хруслов, Д.І. Іванченко.

Основні виконавці: Н.О. Попенко, І.В. Іванченко, М.М. Хруслов.

3. ДОГОВІР № 2Н/_38_-17 НА ВИКОНАННЯ РОБІТ ЗІ ЗБЕРЕЖЕННЯ ТА ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАЛЕЖНОГО ФУНКЦІОНУВАННЯ НАУКОВОГО ОБ’ЄКТА «КРІОМАГНІТНИЙ РАДІОСПЕКТРОСКОПІЧНИЙ КОМПЛЕКС МІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ ДОВЖИН ХВИЛЬ», ЩО СТАНОВИТЬ НАЦІОНАЛЬНЕ НАДБАННЯ

здійснено модернізацію комп’ютерної системи керування експериментом ЕСР-радіоспектрометрів;
здійснено модернізацію та доробку комп’ютерних програм, що забезпечують керування обладнанням для вимірюванням температури, збір та обробку інформації при виконанні низькотемпературних експериментів з вимірювання діелектричних параметрів матеріалів;
здійснено поточний ремонт та профілактику низькотемпературного та електродинамічного модулів кріодіелектрометра;
здійснено модернізацію апаратної системі реєстрації сигналу;
проведено налагоджувальні експерименті.

Науково-технічний потенціал модернізованого наукового обладнання прикладений в експериментах, що йдуть в рамках держбюджетних НДР “КЕНТАВР-6”, “СТАРТ-4”, “ТЮЛЬПАН”. Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях.

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

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

4. ДОГОВІР №03/18 ВІД 01.03.2018 «ВИСОКОЧАСТОТНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛАНАРНИХ МЕТАМАТЕРІАЛІВ З СТРУКТУРОВАНИМ СУБСТРАТОМ – ДРУГИЙ РІК ВИКОНАННЯ ПРОЕКТУ» („ТЮЛЬПАН. ПОСТАНОВА ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ВІД 14.02.2018 №59 «ПРО ПРОДОВЖЕННЯ ФІНАНСУВАННЯ ПРОЕКТІВ НАУКОВО-ДОСЛІДНИХ РОБІТ МОЛОДИХ УЧЕНИХ НАН УКРАЇНИ У 2018 Р.»

Удосконалено феноменологічну модель моделювання ліній електронного магнітного резонансу. З її допомогою проаналізовано форми лінії магніторезонансних спектрів поглинання в зразках Pleurotus ostreatus, вирощеної на субстраті з додаванням наночастинок магнетиту. Феноменологічне моделювання показало, що форма магнітних включень, в основному, має від еліпсоїда обертання з переважним співвідношенням двох з головних осей 2/1.

Шляхом числового моделювання отримана частотна дисперсія компонентів тензора магнітної сприйнятливості масиву нанорозмірних дисків з пермалою(як перспективних елементів планарних НВЧ метаматеріалів). Показано, що зміна ширини щілини диску істотно змінює частотну дисперсію компонентів тензора, у тому числі, з виникненням додаткового резонансу.

Результати відповідають рівню провідних світових та українських науково-дослідних лабораторій.

Дослідження спрямовані на пошук нових способів створення керованих планарних НВЧ метаматеріалів з метою використання їх в техніки НВЧ.

Автори: С.В. Недух, Л.І. Івженко.

Основні виконавці: C.В. Недух, Л.І. Івженко.

5. ПРІОРИТЕТНИЙ НАПРЯМОК “СТАРТ-4 -1230”

5.1. Розроблено лабораторний макет компактного приймально-передавального НВЧ антенного модуля з електромагнітної розв’язкою антен <50дБ.

Запропонований антенний модуль не має аналогів ні в Україні, ні за кордоном і може використовуватися як в системах телекомунікації та нелінійної локації, так і при вивченні різних нелінійних явищ.

Автори: І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, М.М. Хруслов, Д.І. Іванченко.

Основні виконавці: Н.О. Попенко, І.В. Іванченко, М.М. Хруслов.

5.2. Запропоновано оригінальну методику визначення ε та tgδ діелектриків з використанням прямокутного НВЧ резонатора. Визначені частотні залежності ε і tgδ ряду діелектриків в смузі частот 8-12 ГГц з похибкою, що не перевищує 0.5% і 7%.

Дана методика не має аналогів ні в Україні, ні за кордоном.

Результат має наукову та практичну значимість, оскільки забезпечує досліджувати різноманітні речовини з дисперсійними властивостями в даному частотному діапазоні.

Автори: І.В. Іванченко, Н.О. Попенко, М.М. Хруслов, В. Плахтій.

Основні виконавці: Н.О. Попенко, І.В. Іванченко, М.М. Хруслов.

5.3. Проведено експериментальне дослідження обертувача поляризації для метало-діелектричних променеводів на основі пласкокіральних діафрагм, які складені з набору кіральних діафрагм так щоб забезпечити діэдральну симетрію. Розраховано й досліджено поляризатори, що обертають площину поляризації падаючої хвилі на 45 і 90 градусів.

Результати досліджень можуть бути використані в експериментальній радіофізиці, радіолокації та антенній техніці для створення обертувачів поляризації в гігагерцевом діапазоні частот.

Автори: В. М. Деркач, Є. М. Острижний.

Основний виконавець: ст. н. с. В. М. Деркач.

5.4(1):. Досліджено особливості матеріальних параметрів при структурному формуванні магнітних включень в біооб’єктах на прикладі магніторезонансніх властивостей зразків Pleurotus ostreatus з введеним в місця формування плодових тіл цього об’єкту наночастинок магнетиту. Показано, що зразки проявляють, в основному, магніторезонансні властивості суперпарамагнетика.

5.4(2). Експериментально і теоретично продемонстровано ефективність керування спектром проходження коаксіального фотонного кристалу з магнітактивними шарами шляхом змінення розмірів (товщини) елементів кристалу або величини зовнішнього магнітного поля.

5.4(3). Удосконалено експериментальну методику реєстрації діелктичних матеріальних параметрів рідин, основану на застосуванні планарного метаматеріалу НВЧ-діапазона. Визначено оптимальну робочу частоту, ступінь впливу параметрів контейнеру з рідини та його розташування, для забезпечення необхідної чутливості.

1.5.4(5). Експериментально продемонстрована нелінійність діелектричної проникності структурної комірки (мета-атому) планарного метаматеріалу на основі кільцевого резонатору з щілиною, навантаженого феритовим елементом та варакторним діодом. Показано, що внесок в нелінійні властивості мета-атома обумовлені феритом, сумуючись з внеском, обумовленим варакторним діодом, істотно збільшує нелінійність всієї структури.

Отримані результати не мають аналогів в Україні ти відповідають рівню провідних світових науково-дослідних лабораторій.

Результати досліджень вносять певний внесок у розвиток нелінійних НВЧ мета матеріалів, внесок у створення нових методів вимірювання діелектричної проникності рідин, спрямовані на пошук нових матеріалів – сорбентів біологічного походження для вирішення проблем боротьби з забрудненням навколишнього середовища.

Автори: А.А. Гіріч, Т. В. Калмикова, С.Ю Полевой, С. В. Недух, С.І. Тарапов.

Основні виконавці: А.А. Гіріч, Т.В. Калмикова, С.Ю Полевой, С. В. Недух, С.І. Тарапов.

2017

ДОСЛІДЖЕННЯ ВЗАЄМОДІЇ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ТА ЗВУКОВИХ ХВИЛЬ, А ТАКОЖ ЗАРЯДЖЕНИХ ЧАСТИНОК З НАНОСТРУКТУРАМИ ТА МЕТАМАТЕРІАЛАМИ (ШИФР «КЕНТАВР-6») ВІДОМЧА, ЦІЛЬОВА ПРОГРАМА ВФА НАНУ «ВИВЧЕННЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНИХ ФІЗИЧНИХ І АСТРОНОМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ТА ПЕРСПЕКТИВИ ЇХНЬОГО ПРАКТИЧНОГО ЗАСТОСУВАННЯ». ВИКОНУЄТЬСЯ ЗА_ПОСТАНОВОЮ БЮРО ВФАНАНУ ВІД 28.11.2011, ПРОТОКОЛ №8

1.1. Методом електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) досліджені магнітні властивості нанопорошку манганіта перовскита допованого стронцієм La_0.78Sr_0.22MnO₃. Аналіз результатів експериментів в області температур Т = 77-290 К показав, яким чином дана структура трансформує свій магнітний стан з температурою.

Проведено експериментальне вивчення керування лівобічного метаматеріалу, що побудовано на основі комплементарних кільцевих резонаторів зі щілиною та навантажених варакторними діодами. Виконано порівняння розрахункових і експериментальних даних для цього метаматеріалу. Експериментально продемонстровано можливість резонансного керування лівобічним метаматеріалом в мікрохвильовому діапазоні частот. Були отримані матеріальні параметри середовища.

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

Результати досліджень вносять певний внесок у розвиток технологій розробки новітніх магнітних та електромагнітних метаматеріалів із наперед заданими матеріальними параметрами, а також можуть бути корисні в розробці керованих високочастотних фільтрів, поглинаючих покриттів та ін.

Автори: Т.В. Калмикова, С.Ю Полевой, С. В. Недух, С.І. Тарапов, А.А. Гіріч.

Основні виконавці: .В. Калмикова, С.Ю Полевой, С. В. Недух, С.І. Тарапов, А.А. Гіріч.

1.2. Розроблено методику вимірювання комплексної діелектричної проникності водних розчинів в смузі частот з застосуванням НВЧ резонатора 3-сантиметрового діапазону довжин хвиль.

Методика не має аналогів ні в Україні, ні за кордоном.

Визначення діелектричної проникності в смузі частот має наукову та практичну значимість оскільки стає можливим проводити дослідження різноманітних речовин з дисперсійними властивостями в даному частотному діапазоні.

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

Основні виконавці: Н.О. Попенко, І.В. Іванченко.

ДОГОВІР № 2Н/38-17 НА ВИКОНАННЯ РОБІТ ЗІ ЗБЕРЕЖЕННЯ ТА ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАЛЕЖНОГО ФУНКЦІОНУВАННЯ НАУКОВОГО ОБ’ЄКТА «КРІОМАГНІТНИЙ РАДІОСПЕКТРОСКОПІЧНИЙ КОМПЛЕКС МІЛІМЕТРОВОГО ДІАПАЗОНУ ДОВЖИН ХВИЛЬ», ЩО СТАНОВИТЬ НАЦІОНАЛЬНЕ НАДБАННЯ

– модернізовано комп’ютерну систему керування експериментом ЕСР-радіоспектрометрів;

– модернізовано систему автоматичного керування НВЧ-генераторами;

– модернізовано та налагодженно апаратну систему реєстрації сигналу;

– проведено налагоджувальні експерименті.

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-6”, “СТАРТ-4”, “ТЮЛЬПАН”. Результати публікуються у ведучих українських і міжнародних наукових виданнях.

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

ДОГОВІР №05/17 ВІД 03.07.2017 «ВИСОКОЧАСТОТНІ ВЛАСТИВОСТІ ПЛАНАРНИХ МЕТАМАТЕРІАЛІВ З СТРУКТУРОВАНИМ СУБСТРАТОМ – ПЕРШИЙ РІК ВИКОНАННЯ ПРОЕКТУ» (“ТЮЛЬПАН”. ПОСТАНОВА ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ВІД 14.06.2017 №178 «ПРО РЕЗУЛЬТАТИ КОНКУРСУ ПРОЕКТІВ НАУКОВО-ДОСЛІДНИХ РОБІТ МОЛОДИХ УЧЕНИХ НАН УКРАЇНИ У 2017 р.»

З метою теоретичних досліджень процесів взаємодії електромагнітних хвиль, що розповсюджуються в планарному хвилеводі з структурованим субстратом, проведено чисельне моделювання магнітного відгуку від штучних елементів, які модифікують магнітну проникність діелектричного субстрату. Отримано спектрі магніторезонансного поглинання та петлі намагнічування для наномагнітних елементів простої та складної геометрії. Знайдено оптимальні розміри наномагнітних елементів.

Дослідження спрямовані на пошук нових, ефективних способів конструювання планарних надвисокочастотних метаматеріалів, які (планарні метаматеріали) є більш перспективними для застосування в електроніці.

Отримані результати мають світовий рівень, аналогів в Україні немає.

Автори: С.В. Недух, Л.І. Івженко.

Основні виконавці: С.В. Недух, Л.І. Івженко

НДР «ГЕНЕРАЦІЯ, ПОСИЛЕННЯ, ДЕТЕКТУВАННЯ ТА РОЗПОВСЮДЖЕННЯ ТЕРАГЕРЦОВОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ: ЕЛЕКТРОДИНАМІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ЕКСПЕРИМЕНТ» (ШИФР «СТАРТ-4»)

4.1. Експериментально вивчено температурні залежності поглинання електромагнітної енергії в корундовій кераміці (BK-100), яка широко використовується в мікроелектроніці, у надзвичайновисокочастотному (НВЧ) діапазоні на частотах 110 – 130 ГГц в широкій області температур (1 – 300 К). Використано метод дискового діелектричного резонатора на модах шепочучої галереї (ДДР на МШГ). Вперше показано, що у діапазоні температур 100 К – 1 К значення тангенса кута діелектричних втрат змінюються в діапазоні 1´10^–4 – 4´10^–5.

Аналогів отриманих результатів в Україні та закордоном немає. Результати досліджень можуть бути використані для застосування даної кераміки в якості матеріалу підкладок мікросхем, в твердотільних і вакуумних електронних приладах НВЧ діапазону, що працюють в широкому діапазоні температур.

Автори: В. М. Деркач, Р. В. Головащенко, Є. М. Острижний, О. С. Плевако, чл.-кор. НАН України С. І. Тарапов

Основний виконавець: ст. н. с. В. М. Деркач

4.2. Розроблено методику виявлення локальних діелектричних включень в однорідній діелектричній матриці та визначення їх діелектричної проникності в 3-сантиметровому діапазоні довжин хвиль.

Автори: І.В. Іванченко, Д.І. Іванченко, С.М. Михалюк, Н.О. Попенко, М.М. Хруслов.

Основні виконавці: Н.О. Попенко, І.В. Іванченко, М.М. Хруслов.

Попередні наукові результати

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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

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.

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, В.М. Деркач, Р.В.Головащенко

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова

Національної академії наук України