| Код | Наименование проблем и их крупных разделов | Какие основные научные задачи намечается решить в результате выполнения работ в рассматриваемый период | Сроки исполнения |
| начало | окончание |
| | | | | |
| 2.1.1. | Развитие теории конденсированных сред | Описание сильнокоррелированных электронных состояний в сильных электрических и магнитных полях. Поиск путей реализации высокотемпературной сверхпроводимости и описание свойств таких сверхпроводников. Развитие первопринципной теории кристаллических систем с сильными обменно-корреляционными эффектами. | | |
| 2.1.2. | Структурные исследования конденсированных сред | Развитие и реализация прямых рентгеновских исследований структурно-функциональных свойств фосфолипидных мембранных моделей в жидкой субфазе. Изучение агрегатных образований жидкого состояния вещества методами рассеяния света. | | |
| 2.1.3. | Физика магнитных явлений, магнитные материалы и структуры | Разработка материалов и структур, сочетающих магнитный порядок с полупроводниковыми свойствами, и обеспечивающих взаимодействие спиновых волн и волн пространственного заряда. Исследование нелинейных и динамических явлений в магнитоакустически активных средах и наноструктурах. Разработка методов управления характеристиками наноструктур на основе ферритинов, в том числе с использованием неоднородного магнитного поля. Исследование магнитной структуры и закономерностей формирования межфазного обменного взаимодействия в тонкопленочных магнитных нанокомпозитах и многослойных магнитных гетероструктурах, перспективных для использования в спинтронике. Синтез и исследование новых ферромагнитных материалов, демонстрирующих гигантские изменения размеров и энтропии под действием магнитного поля. На их основе будут созданы образцы микро- и наномеханических исполнительных элементов. Исследование физических явлений, сопровождающих спиновый транспорт в ферромагнитных металлических переходах, включая: гигантское магнитосопротивление; инжекцию спинов током; спиновую кинетику; вызываемую током неустойчивость магнитного состояния. Изучение свойств магнитных наносистем. | | |
| 2.1.4. | Физика полупроводников | Исследование процессов возбуждения и распространения сверхбыстрых ударно-ионизационных и туннельно-ударно-ионизационных фронтов в полупроводниках с целью создания сверхмощных полупроводниковых ключей субнаносекундного и пикосекундного диапазонов. Исследование и разработка полупроводниковых спектрометрических детекторов ядерных излучений с повышенной радиационной стойкостью и чувствительностью. Изучение оптических, рекомбинационных и транспортных свойств гетеропереходов на основе полупроводников А3В5, обусловленных особенностями гетерограницы II типа с самосогласованными квантовыми ямами. Исследование и разработка физических принципов, конструкции и технологии получения новых функциональных элементов полупроводниковой спиновой электроники: спин-инжекторов, спин-манипуляторов и спин-детекторов. Выяснение микроскопических механизмов электронного и магнитного расслоения фаз в полупроводниках с колоссальным магнитосопротивлением. Исследование кинетических явлений в фемтосекундном диапазоне. | | |
| 2.1.5. | Физика твердотельных наноструктур, мезоскопика | Исследование эффектов интерференции магнитоплазменных и плазмон-поляритонных возбуждений в низкоразмерных электронных системах с целью создание нового типа детекторов микроволнового и субмиллиметрового излучения. (ЛНЭП). Исследование транспорта электронов и эмиссионных характеристик слоев с углеродными нанотрубками. Разработка технологий синтеза углеродных нанотрубных пленок и диффузии в них металлов с пониженной работой выхода. Исследование коллективных явлений в экситонных и электронно-дырочных системах в полупроводниковых наноструктурах Создание наноструктур для оптоэлектроники. | | |
| 2.1.6. | Физика низкоразмерных систем, физика поверхности и поверхностей раздела | Сверхтонкие плёнки жидких кристаллов. Разработка физических основ создания нового поколения систем отображения информации с использованием полярных и фотонных свойств жидких кристаллов. Определение взаимосвязи поверхностной энергии и адгезии двумерных органических кристаллов, в том числе жидких кристаллов. Разработка и создание спин-поляризованного сканирующего туннельного микроскопа для изучения поверхностного магнетизма с атомным разрешением. Разработка эпитаксиальной технологии синтеза гетероструктур с двумерным электронным газом для полевых транзисторов СВЧ диапазона. Моделирование режимов синтеза гетероструктур. Разработка рентгеновских методов исследования шероховатостей поверхностей, тонких пленок и границ раздела применительно к твердым телам и жидкостям. Разработка новых подходов к изучению тонкой структуры границ раздела. | | |
| 2.1.7. | Физика низких температур, включая квантовые кристаллы и жидкости | Экспериментальные исследования влияния примесей на сверхтекучие фазы гелия-3. Выяснение механизма явления неклассического вращения квантовых кристаллов при низких температурах. Разработка лазерных методов охлаждения вещества. Исследование нелинейно-волновых свойств и коллективных взаимодействий в бозе-эйнштейновском конденсате, квантовом газе ферми-частиц и сверххолодной плазме. | | |
| 2.1.8. | Сверхпроводимость | Разработка лазерных технологий улучшения токонесущих и механических свойств объемных керамических высокотемпературных сверхпроводников. Разработка технологии изготовления и исследование сверхпроводниковых туннельных переходов субмикронных размеров с высокой прозрачностью барьера и интегральных микросхем на их основе для использования в устройствах сверхпроводниковой электроники. Выяснение природы ВТСП купратов. Изучение сверхпроводящих гетероструктур. | | |
| 2.1.9. | Свойства веществ при высоких давлениях | Исследование возможности существования новых магнитных и структурных фазовых превращений в ферромагнитных телах под действием сильного магнитного поля, давления, интенсивной пластической деформации. Поиск новых фаз материалов, стабильных при нормальных условиях и обладающих аномальными структурными, магнитными, оптическими и электронными свойствам. | | |
| 2.1.10. | Физическое материаловедение и новые материалы | Создание новых технологий получения кремния для солнечной энергетики и способов изготовления солнечных элементов на его основе. Разработка нового поколения композиционных конструкционных материалов и материалов со специальными физическими свойствами на основе систем металл-металл, металл-керамика, керамика-керамика в наноструктурном состоянии. Разработка эпитаксиальных гетероструктур на основе широкозонных нитридов в системе Al-Ga-In-N с малым количеством структурных дефектов и узкозонных твердых растворов на основе А3В5-N с малым содержанием азота для микро- и оптоэлектронных приложений. Разработка технологии создания материалов и изделий, основанной на использовании высококонцентрированных потоков энергии. Применение импульсной плотной плазмы для создания новых материалов, создание композитов, тестирование перспективных материалов на стойкость к воздействию мощных потоков излучений. Формирование аморфных твердых соединений легких элементов с дейтерием и тритием, технология изготовления альтернативных ядерных топливных элементов для инерциального термоядерного синтеза Разработка полупроводниковых структур для создания приборов СВЧ диапазона (10-100 ГГц и выше), в том числе приборов большой мощности. Технологии получения новых материалов в условиях нагрева микроволновым излучением. | | |
| Код* | Наименование проблем и их крупных разделов | Какие основные научные задачи намечается решить в результате выполнения работ в рассматриваемый период | Сроки исполнения |
| начало | окончание |
| | | | | |
| 2.2.1. | Классическая и квантовая оптика | Особенности электродинамики композитных сред, в том числе обладающих эффективным отрицательным показателем преломления. Развитие методов синтеза вихревых световых пучков с ненулевым угловым моментом. Исследование эффектов электромагнитно-индуцированной прозрачности, безынверсного усиления и замедления света. | | |
| 2.2.2. | Нелинейные оптические явления, материалы и устройства | Разработка методов когерентного суммирования пучков мощных многоканальных лазерных систем с использованием эффектов нелинейного взаимодействия световых волн и обращения волнового фронта. Разработка перестраиваемых лазерных источников среднего ИК диапазона на основе нелинейно-оптических преобразователей света (параметрические взаимодействия и вынужденное комбинационное рассеяние) с предельно высокими мощностными и энергетическими характеристиками. Исследование возможностей применения вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна и вынужденного комбинационного рассеяния для развития методов адаптивного самонаведения лазерного излучения в системах передачи энергии и локации. Создание высокоэффективных узкополосных оптических усилителей для приема и обработки сверхслабых сигналов от удаленных объектов на основе вынужденных рассеяний. Разработка технологии изготовления широкоапертурных нелинейно-оптических устройств для лазерных систем мегаджоульного уровня. Исследование процессов взаимодействия канализируемого в волоконных световодах излучения с окружающими физическими полями для создания основ проектирования сосредоточенных и распределенных волоконно оптических датчиков физических величин с заданными параметрами. | | |
| 2.2.3. | Сверхбыстрые явления в оптике | Разработка быстродействующих фоторезисторов на базе высокоомных полупроводниковых материалов, в т.ч. гетерострукутр с квантовыми точками с быстродействием 20-50 пс. Разработка методов и средств фемто-аттосекундной электронно-оптической регистрации быстропротекающих процессов в лазерной физике, физики лазерной плазмы, спектроскопии, волоконной оптике, биологии и медицине. Комбинированное применение сверхкоротких фемтосекундных лазерных импульсов и сканирующей зондовой микроскопии для формирования элементов оптической памяти со сверхвысокой плотностью записи, нанолитографии и исследования сверхбыстрой динамики на нанометровых масштабах. | | |
| 2.2.4. | Взаимодействие лазерного излучения с веществом, в том числе в сверхсильных полях | Взаимодействие сверхинтенсивного фемтосекундного лазерного излучения с веществом, генерация быстрых частиц и коротковолнового (ВУФ и мягкого рентгеновского) излучения в лазерной плазме. Теоретическое и экспериментальное исследование взаимодействия релятивистки сильных импульсов с плазмой. Исследование возможностей повышения эффективности генерации аттосекундных импульсов при ионизации атомов и молекул релятивистски-сильными фемтосекундными лазерными импульсами. Эксперименты по высокотемпературному нагреву лазерной плазмы. Построение теории тормозного излучения гармоник поля накачки, в том числе в сверхсильных полях. Исследование генерации жесткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновскоого излучения на кластерах тяжелых элементов в субмикронной трехмерной полимерной сетке в сверхсильных полях. | | |
| 2.2.5. | Волоконная оптика и оптическая связь. Интегральная оптика | Разработка нового класса интегрально-оптических устройств с оперативным управлением спектральной передаточной характеристикой для систем оптической связи и метрологии. Разработка и создание монокристаллических оптических волокон Разработка нового поколения волоконных световодов и волоконных элементов со структурой типа фотонного кристалла с широким диапазоном изменения параметров мод, нулевой дисперсии и поляризационной дисперсии для передачи и обработки оптических сигналов. Создание на основе обращения волнового фронта оптического излучения высокомощных адаптивных лазерных систем. Разработка компактных полностью волоконно-оптических фемтосекундных лазерных источников нового поколения в телекоммуникационном диапазоне длин волн со стабильностью частоты порядка 1016 для создания оптических стандартов частоты. Создание нового поколения волоконных световодов на основе фотонных кристаллов, в том числе с воздушной сердцевиной, с предельно низкими оптическими потерями. Теоретические и экспериментальные исследования фундаментальных основ организации распределенных адаптивных оптоэлектронных информационно- измерительных систем произвольной топологии, большой размерности, с учетом формы и размеров контролируемого объекта. | | |
| 2.2.6. | Оптическая информатика, голография | Исследование голографических и оптоэлектронных принципов регистрации, обработки и визуализации информации. Разработка голографических экранов и динамических переключателей , оптоэлектронных приборов для регистрации и обработки оптической информации. Разработка принципов эффективного отображения информации в объемной среде и создание экспериментальной модели трехмерного полноцветного дисплея с объемным экраном. | | |
| 2.2.7. | Развитие методов и применений спектроскопии, люминесценции. Прецизионные оптические измерения | Создание высокоточных оптических датчиков на управляемых брэгговских решетках, разработка новых методов регистрации сверхмалых механических вибраций и перемещений на основе адаптивной интерферометрии, оптических методов тестирования микроэлектромеханических систем Исследование и разработка физических принципов организации прецизионных распределенных волоконно-оптических измерительных систем для восстановления многомерных функций распределения параметров физических полей Экспериментальные и теоретические исследования физико-химических процессов на наноструктурированных поверхностях в лазерных полях. Развитие и создание новых сверхчувствительных методов обнаружения и анализа органических и биоорганических соединений (взрывчатых веществ, наркотических и лекарственных препаратов). Разработка специализированных лазерных систем для спектрального анализа состава выдыхаемого воздуха и детектирования молекул-биомаркеров. Разработка новых аналитических методов на основе импульсной катодолюминесценции для исследования материалов. Создание прецизионных методов изготовления и диагностики элементов асферической изображающей зеркальной оптики с субнанометровой (0.1-0.3 нм) точностью формы поверхности. Эксперимент по поиску Т-нечетного электрического дипольного момента диамагнитных атомов. Разработка методов стабилизации частоты лазерного (оптического) излучения с целью создания оптических стандартов частоты с относительной стабильностью выше 10-14 при коротком времени усреднения в несколько секунд. Создание «частотного моста» с высокой стабильностью для перехода в радиодиапазоны, на которых работает служба времени. Разработка физических принципов компактных автономных оптических часов и интегральной технологии их практической реализации. Разработка и создание опытных образцов миниатюрных и малогабаритных квантовых стандартов частоты с кратковременной стабильностью частоты в диапазоне (10-10 – 5.10-15 )/сек и долговременной стабильностью (10-11 - 10-14)/ сутки. Разработка новых высокоточных методов измерения и расчета тонкоструктурных спектров сложных молекул, охлажденных в сверхзвуковой струе до единиц Кельвина, с целью развития аналитических способов идентификации различных молекул, в том числе биологических. | | |
| 2.2.8. | Физика лазеров и лазерных материалов | Создание высокоэффективных светоизлучающих диодных, суперлюминесцентных и лазерных структур видимого и ультрафиолетового диапазонов на основе широкозонных нитридов. Разработка технологии создания оптической и лазерной керамики на основе оксидных, фторидных и халькогенидных нано-структурированных материалов с редкоземельными и переходными металлами для нового поколения лазеров ближнего и среднего ИК диапазонов. Разработка униполярных лазеров на основе полупроводниковых гетероструктур и лазеров без инверсной заселенности. Создание источников когерентного излучения в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне на основе внутрирезонаторного нелинейного смешения мод в инжекционных гетеролазерах с комбинтрованными квантовыми ямами и сложными резонаторами. Создание малогабаритных мощных лазеров среднего ИК диапазона (2-5 мкм) широкого применения на основе кристаллов А2В6, легированных переходными металлами. Создание эффективных (10 %) источников монохроматического излучения в видимой и ультрафиолетовой областях спектра на основе полупроводниковых лазеров с накачкой электронным пучком. Развитие фундаментальных исследований и разработка технологии создания диодных лазеров со сроком службы не менее 5000 часов и мощностью излучения более 10 Вт с единичного диода в непрерывном и квазинепрерывном режимах работы и диапазоне длин волн 0,8-2,0 мкм. Разработка диодных лазеров с «вертикальным» выводом излучения. Разработка физико-технических принципов получения высококонтрастного излучения фемтосекундной длительности и создание на их основе лазерной системы петаваттной мощности. Разработка методов регистрации однофотонных сигналов с помощью узкополосных квантовых усилителей и создание Создание фемтосекундных лазеров на основе новых лазерных технологий: параметрическое усиление чирпованных импульсов, волоконная оптика, лазерная керамика. | | |
| 2.2.9. | Новые оптические материалы, технологии и приборы, их применение | Исследование и разработка светодиодных источников белого света нового поколения для целей освещения. Исследование и разработка волоконно-оптических световодов, волоконно-оптических датчиков и информационно-измерительных систем и их метрология и сертификация. Исследования и развитие быстродействующих модальных жидкокристаллических корректоров волнового фронта для задач адаптивной оптики. Разработка оптических локаторов нового поколения, способных обнаруживать, распознавать и сопровождать удаленные объекты, движущиеся с большими скоростями. | | |
