Монокристалів інститут Науково-технологічний комплекс НАНУ

«МОНОКРИСТА́ЛІВ ІНСТИТУ́Т» Науково-технологічний комплекс НАНУ (НТК «І. м.») — провідний науковий центр, у якому проводять міждисциплінарні дослідження у багатьох пріоритетних напрямах сучасного матеріалознавства, фізики, хімії, біології та медицини. Засн. 1955 як Харків. філія ВНДІ хім. реактивів (Москва) під керівництвом М. Семененка. 1961 її перетворено у ВНДІ монокристалів, сцинтиляц. матеріалів і особливо чистих хім. речовин Міністерства хім. промисловості СРСР. Першим дир. став В. Ізвеков (до 1970). У 1975 на базі Інституту та його дослід. заводу створ. НВО «Монокристалреактив», до якого також увійшов Харків. завод хім. реактивів (засн. 1934). На цей час Об’єдн. вже було провід. наук. установою в СРСР за своїм наук. напрямом. Учені НВО освоїли технології виробництва широкої гами сцинтиляц. і електрооптич. кристалів, пластмас. і рідких сцинтиляторів, люмінесцент. рідин для дефектоскопії, рідких кристалів для термографії та ін. Активно розвивалися фундам. дослідж. з вивчення механізмів впливу іонізуючого випромінювання на матеріали, що створювалися, фізики та хімії кристалів. Розроблені тоді технології широко впроваджували на пром. підприємствах СРСР. Від 1991 — у підпорядкуванні НАНУ, від 1995 — Наук.-технол. концерн «І. м.», від 2002 — НТК «І. м.». Ген. дир. до 1985 працював С. Ковальов, 1985–96 та 2002–11 — академік НАНУ В. Семиноженко (від 1996 — наук. кер. і голова ради дир., водночас від 2002 — президент Технопарку «І. м.»), 1996–2002 — академік НАНУ Б. Гриньов, 2011–14 — О. Шишкін, від 2014 — В. Чебанов. Нині у структурі — Інститути монокри­сталів (2002–14 дир. був академік НАНУ В. Пузіков, від 2015 — І. Притула) і сцинтиляц. матеріалів (від 2002 — Б. Гриньов); Відділ. хімії функціонал. матеріалів (кер. — В. Чебанов), Наук.-тех. центр імунобіотехнології (С. Міхалал), НДІ мікроприладів (О. Радкевич) і З-д хім. реактивів (Т. Вінніченко). Осн. напрями наук. діяльності: процеси росту кристалів; нові кристалічні середовища; фіз.-хім. властивості оптич. монокристалів і наносистем; теорія неліній. явищ, транспорту та структуроутворень у конденсов. стані речовини; матеріалознавство сцинтиляц. та люмінесцент. середо­вищ; технології і нанотехнології отримання сцинтиляц. детекторів, створення пристроїв на їхній основі; взаємодія випромінювання з речовиною; хімія і технологія фотоактив. орган. сполук, рідкокристаліч. матеріалів та їхніх компонентів; аналіт. хімія та структурні дослідж. функціонал. матеріалів; хімія і технологія матеріалів фармацевт. і мед.-біол. призначення та фізіологічно актив. сполук; мікро-, нано- і оптоелектронні структури для створення інтеграл. схем та мікроелектрон. приладів спец. призначення; мікросхеми, прилади лазер. техніки та оптоелектроніки; імуноферментні тест-систе­ми для діагностики хвороб людини та тварин на основі досягнень сучас. біотехнології. Сцинтилятори, які тут розроблені, використовували під час польотів на Місяць і Марс, вони забезпечували м’яку посадку об’єктів, що поверталися з космосу. З використанням спектрометра з детектором йодиду натрію, активованого талієм, установленого на 3-му штуч. супутнику Землі, відкрито радіац. пояс Землі. За допомогою каротаж. установок з такими детекторами геологи виявили великі запаси нафти в регіоні Тайшет–Туймуза (РФ). Пластмас. сцинтиляторами оснастили штуч. супутник «Протон», комплектували установки з вивчення широких атмосфер. злив. Учені НТК «І. м.» вирішили проблему створення сцинтиляц. детекторів нового покоління для жорстких умов експлуатації; розробили теорії радіолізу та вторин. радіац. процесів, еволюції точк. і ліній. дефектів у лужно-галоїд. кристалах, сцинтиляц. відгуку діелектр. кристалів на іонізуюче випромінювання; здійснили ком­плексне моделювання процесу реєстрації іонізуючого випромінювання, дослідили радіац.-стимульов. процеси у діелектр. детекторах і перетворювачах зі структурою A^IB^VII иABX₃; відкрили та вивчили універсал. закономірності для дисперсії світлозбирання в сцинтиляц. детекторах з регуляр. променевою динамікою; створили на основі нових напівпровідник. сцинтиляц. монокристалів A^IIB^VI дозиметри «сцинтиля­тор–фотодіод». Сцинтиляц. детектори ZnSe(Te, O), які вони вперше отримали, застосовували в швидкодіючих рентґенів. інтро­скопах, томографах, дозиметрах β- та γ-радіації з великим дозовим навантаженням. Як «швидкі» сцинтилятори запропоновані та досліджені монокристали KMgF₃(Ce), кристали алюмінату лютецію, силікатів лютецію і гадолінію. На їхній основі розроблено активні догляд. системи, створ. комплекси для контролю за переміщенням радіоактив. матеріалів і речовин та митного кон­тролю вантажів і автомобілів. У НТК «І. м.» отримано високо­ефективні сцинтиляц. кристали CsI(CO₃), сцинтиляц. матеріал для детектування нейтрино й нейтронів на основі фториду літію, активованого оксидами полівалент. металів, сцинтиляц. кристали для детектування тепл. нейтронів у змішаних n/γ полях на основі склад. лужних і рідкісноземел. боратів, детектори на основі монокристалів йодиду літію й літій-фосфат. скла, пористі сцинтилятори для детектування Sr-90 і актинідів у поверхневих водах; досліджено механізми радіац. пошкоджень сцинтиляц. монокристалів, закономірності накопичення центрів забарвлення і запасання енергії в опромінених діелектр. перетворювачах випромінювання. Розроблено технологію отримання пластмас. сцинтиляторів методом блок. полімеризації масою до 1 т з високою об’єм. прозорістю (4 м), низькими внутр. напруженнями та високою структур. досконалістю і світл. виходом. Унікально висока прозорість цих сцинтиляторів до влас. випромінювання дозволяє використовувати їх у великомасштаб. детекторах для спектрометрії часток великих енергій. Пластмас. сцинтилятори, розроблені фахівцями комплексу, входять до складу найбільших нині дослід. установок з фізики високих енергій та елементар. часток, зокрема CDF («Fermilab», США), OPERA, CMS і LHCb (CERN, Швейцарія). Створ. унікал. технології та обладнання для автоматизов. вирощування і оброблення великогабарит. лужно-галоїд. монокристалів високої структур. досконалості; розроблено технологію високотемператур. деформації цих кристалів в обмеженому об’ємі, що дозволило Україні зайняти провідні позиції серед світ. виробників детекторів для мед. томогр. гамма-камер. У НТК «І. м.» розроблено нову технологію швидкіс. вирощування великогабарит. нелінійно-оптич. монокристалів KDP і DKDP, які використовують у надпотуж. лазер. системах, зокрема в установках керов. термоядер. синтезу. Запропоновано нові типи комбінов. нелінійно-оптич. кристалів — гетерогенні кристали фосфатів з інкорпоров. молекулами амінокислот (L-arginine) та наночастинками TiO₂; на основі кристалів твердих розчинів КDP/АDP розроблено нові сцинтилятори для селектив. реєстрації нейтронів у змішаних (n,γ)-полях; для виробництва високоефектив. електролюмінесцент. джерел світла створ. технологію вирощування сапфіру методом горизонт. спрямов. кристалізації (ГСК) у віднов. газовому середовищі; освоєно випуск сапфіру розмірами 200 × 300 × 30 мм³, проводять перспективні розробки технології вирощування кристалів надвеликих розмірів 350 × 500 × 30 мм³. Виготовлено перші вітчизн. зразки прозорої броні на основі кристаліч. пластин з сапфіру для захисту від сучас. стрілец. зброї; розроблено технологію вирощування лазер. кристалів Ti:сапфіру методом ГСК з градієнт. допуванням шихти; створ. технол. цикл вирощування профільов. монокристалів сапфіру за методом Степанова для виготовлення виробів широкого спектра призначення: мед. імплантатів, зокрема й склад. конструкції типу пар тертя, трубок круглого, квадрат., еліпсоїд. та ін. перетинів, стрічок, призм, профілів Н- і U-типу, стрижнів. Показано можливість вирощування великогабарит. лазер. кристалів групи А^ІІB^VІ із розплаву методом Бриджмена для виготовлення елементів силової ІЧ оптики, напівпровідник. детекторів γ-випромінювання, актив. лазер. елементів і пасив. модуляторів добротності лазерів ближ. і серед. ІЧ діапазону; розроблено технол. процес вирощування кристалів твердих розчинів ZnSe:Cr²⁺, Zn_1-xMn_xSe:Fe²⁺, Zn_1-xMn_xSe:Cr²⁺, Cd_1-xMn_xTe:Fe²⁺, CdSe_xTe_1-x:Cr²⁺, ZnS_1-xSe_x:Cr²⁺. Створ. монокристали склад. гранатів для оптич. запису інформації, сегнето- та п’єзоелектр. окси­дні кристали зі структурою перовскіту для електро- та акустооптики, реєстрації ІЧ випромінювання; вивчено фіз.-технол. умови одержання оптич. нанокераміки Y₃A_l5O₁₂:Nd³⁺,Yb³⁺,Cr⁴⁺, Y₂O₃:Eu³⁺, Lu₂O₃:Eu³⁺ з порошків тугоплав. оксидів; оптимізовано гранулометр. склад нанопорошків для виробництва високопрозорої кераміки лазер. якості. У галузі нанотехнологій і низькорозмір. структур фахівцями досліджено процеси структуроутворення та оптичні параметри наношарів і мультимолекуляр. плівок Ленгмюра–Блоджетт орган. люмінофорів, гетеродимерів ціанін. барвників, полімерів, фулеренів. Вивчено процес формування ансамблів нанокристалів напівпровідників PbS, CdS, ZnS, металів Au, Pt, Pd та оксидів рідкісноземельних елементів на поверхні нанотемплат із монодисперс. сферич. ядер SiO₂. Встановлено факт упорядкованості центрів зародкоутворення нанокристалів на нанотемплатах, що свідчить про наявність процесів самоорганізації у формуванні гетеронаноструктур. Уперше створ. клас спец. люмінесцент. міток, які надійно фіксуються на цитоплазмат. мем­брані стовбур. клітин. Розроблено методи синтезу та проведено комплексне дослідж. фіз.-хім. властивостей і біол. активності широкого асортименту нанодисперс. матеріалів різної будови та хім. складу (неорган. нанокристали, орган. нанокластери, гібридні нанокластери тощо). Спільно з ученими у галузі медицини виявлена можливість використання наночастинок зі спец. властивостями для створення новіт. аналогів фармпрепаратів і високоефектив. мед. технологій на їхній основі. У галузі орган. хімії та хім. технології на основі використання некласич. методів активації хім. процесів уперше знайдено багатокомпонентну гетероциклізацію, напрям якої змінюється під час переходу від мех. перемішування реакцій. суміші до уль­тразвук. активації, що дозволяє цільовим способом «перемикати» взаємодію для селектив. отримання різноманіт. гетероцикліч. систем. Запропоновано вірогід. механізм та структури ключових інтермедіатів реакції. Синтет. модифікацією природ. сполук отримано принципово нові класи хірал. добавок — тритерпеноїди лупан. ряду — із високою закручувал. здатністю. За допомогою альтернатив. джерел енергії запропоновано методи отримання мікронизов. лікар. субстанцій з покращеними фармакол. властивостями. Розроблено нові високоефективні флуоресцентні барвники для клініч. діагностики, мед.-біол. і фармакол. дослідж. із підвищеною водорозчинністю, яскравістю і фотостабільністю та низькою схильністю до агрегації. Запропоновано високочутливі методики визначення валент. стану допантів та аніон. домішок у монокристалах і сировині для їх вирощування із застосуванням сучас. спектрал. й електрохім. методів та їхніх комбінацій. Доведено можливість одночас. визначення Ti (III) і Ti (IV) у монокристалах Ti:сапфіру, що дозволило оптимізувати технологію їхнього отримання; розроблено метод спектрофотометр. визначення заг. церію та церію (IV) у склад. лужноземельно-рідкісноземел. боратах Ca₃Y₂(BO₃)₄:Ce та Ca₃Gd₂(BO₃)₄:Ce; створено метод селектив. вилучення та визначення шкідливої домішки оксиду свинцю(II) у фториді свинцю(II) для забезпечення контролю якості сировини, що використовується для вирощування сцинтиляц. монокристалів на основі свинцю. Розроблено нові шляхи отримання ефектив. люмінесцент. наночасток — квант. точок — на основі CdSe з високим квант. виходом. Запропоновано новий підхід до вивчення поліморф. модифікацій молекуляр. кристалів на основі аналізу міжмолекуляр. взаємодій і візуалізації результатів за допомогою енергетично-вектор. діаграм. Від 1993 виходить ж. «Functional Materials». Науковцями НТК «І. м.» захищено понад 60 доктор. і 400 кандидат. дис., опубл. понад 2,5 тис. наук. статей, отримано бл. 1,8 тис. автор. свідоцтв СРСР і патентів України, РФ, США, Китаю, Великої Британії, Франції, Нідерландів, Японії, Швейцарії та ін. країн. 1992 група вчених отримала Держ. премію України в галузі науки і техніки за розроблення та впровадження у виробництво люмінофорів та люмінесцент. матеріалів; 1996 — за розроблення та пром. освоєння технол. процесів автоматизов. вирощування великогабарит. сцинтиляц. монокристалів; 2000 — за цикл робіт у галузі ядер. приладобудування; 2003 — за розроблення технології отримання монокристалів сапфіру; 2006 — за розроблення приладів і систем контролю, організацію їхнього пром. виробництва та впровадження нових технологій радіац. безпеки; 2007 — за розроблення та впровадження високоефектив. технологій отримання напівпровідник. кристаліч. матеріалів групи A^IIВ^VI і виробів на їх основі для приладобудування; 2010 — за розроблення технологій та організацію вироб-в йод- і бромвміс. продуктів в Україні; 2012 — за ключові технології виробництва кремнієвих соняч. елементів і енергет. систем на їхній основі; 2015 — за розроблення сучас. технологій синтезу нанодисперс. порошків для матеріалів і виробів конструкц., функціонал. і біомед. призначення. Результати дослідж. тричі відзначено імен. преміями НАНУ, двічі — премією РМ СРСР; 2014 — премією КМ України за розроблення і впровадження у виробництво спектрометрів-телескопів з моніторингу зарядженої радіації високої енергії на навколозем. орбітах. 2016 кількість співроб. становила бл. 1 тис. осіб, з них 2 академік та 3 чл.-кор. (О. Гектін, Ю. Малюкін і О. Толмачов) НАНУ, 28 д-рів і 125 канд. наук. Серед визнач. учених — А. Бланк, М. Галунов, О. Гундер, О. Данько, С. Десенко, М. Дубовик, П. Жмурін, Б. Заславський, В. Іщук, В. Комар, М. Космина, Б. Красовицький, Л. Кутуля, Л. Литвинов, Л. Малкес, Ю. Цирлін, Е. Чайковський, В. Чергинець, Н. Ширан, В. Яновський.

Завантажити статтю