Межфакультетская научно-исследовательская лаборатория прикладных проблем записи информации
Межфакультетская научно-исследовательская лаборатория (МНДЛ) прикладных проблем записи информации была создана в соответствии с приказом Минвуза СССР «Об утверждение типовой структуры научно-исследовательской части» от 22 июня 1982 года и по приказу ректора Киевского университета им. Т. Г. Шевченко «Об утверждение структуры НИЧ Киевского госуниверситета» № 335 «О» от 18 мая 1983 для решения комплексной научно-технической проблемы «Среды и системы оптической обработки информации». С первого дня основания заведование МНДЛ было возложено на докт.физ. — мат.наук Кувшинского М. Г. Сначала в штате МНДЛ были сотрудники радиофизического факультета, а затем к работе были привлечены сотрудники и других естественных факультетов. Деятельность лаборатории руководствовалась ее Ученым Советом (председатель Кувшинский М. Г., секретарь Костюк А. А.).
В соответствии с целями организации МНДЛ в ней с самого начала велись разработки физических принципов регистрации оптических голограмм на пленках фоточувствительных термопластичных материалов, а также аппаратуры для регистрации голограмм на этих средах. О высоком уровне исследований и их практической значимости свидетельствует то, что лабораторию было назначено главной организацией Минвуза СССР по этому научному направлению, на ее базе проводились Всесоюзные школы-семинары и научные конференции, а также более 20 лет выдавался межведомственный печатный сборник «Фундаментальные основы оптической памяти и среды». С момента организации МНДЛ сотрудниками защищено 2 докторские и 9 кандидатских диссертаций.
Основные достижения[править]
Основные достижения МНДЛ можно разделить на фундаментальные и прикладные. В разработку первых, а именно, в создание основ физики аморфных молекулярных полупроводников, наиболее значимый вклад внесли Белоножко А. Н., Давыденко М. А., Заболотный М. А., комки В. М., Решетняк В. В. В прикладных разработках, в частности, в разработку и создание голографической регистрирующей системы с чувствительностью близкой к чувствительности телекамер, основной вклад внесли Баженов М. Ю., Барабаш Ю. М., Костюк А. А., Павлов В. А., Чуприн М. Г.
В области фундаментальных исследований разработано научное направление «Основы физики аморфных молекулярных полупроводников». Это признано как в нашей стране, так и за рубежом. В 1996 г. работы были отмечены Государственной премией Украины, а годом ранее Международная Ассоциация независимых издателей научной литературы (США) наградила МНДЛ международным дипломом чести за «создание основ физики аморфных молекулярных полупроводников» .
Научная значимость основных результатов исследований МНДЛ[править]
Научная значимость основных результатов исследований МНДЛ заключается в том, что были установлены основные электро-и фотофизические свойства аморфных молекулярных полупроводников, которые не имеют ближнего и дальнего порядка в расположении органических молекул. Эти материалы проявляют полупроводниковые свойства, но механизмы фотогенерации и транспорта носителей заряда существенно отличаются от тех, которые присущи кристаллическим и даже аморфным полупроводникам.
Определены основные закономерности фотогенерации носителей заряда путем образования и диссоциации электронно-дырочных пар (ЭДП) в аморфных молекулярных полупроводниках, содержащих в качестве центров фотогенерации межмолекулярные комплексы с переносом заряда, молекулы соединений с внутримолекулярным переносом заряда, красители. Установлены основные закономерности образования связанных ЭДП. Экспериментально показано, что квантовый выход фотогенерации ЭДП и начальное расстояние между зарядами в ЭДП не зависят от энергии кванта света и температуры, так как ЭДП образуются вследствие туннельного перехода дырки из верхнего валентного уровня возбужденного центра фотогенерации на верхней валентный уровень молекулы донора электронов, которая входит в зоны транспорта дыр. Начальное распределение ЭДП по расстояниям между зарядами в ЭДП может быть описано d-функцией. Если время жизни ЭДП большое, то с течением времени благодаря диффузии дырок в ЭДП пространственное распределение ЭДП меняется и может быть представлено тремя прямоугольными делениями, весовые множители которых изменяются со временем в пользу весового множителя третьего раздела с крупнейшими расстояниями между зарядами в ЭДП. Рекомбинация зарядов в ЭДП происходит вследствие туннельного перехода дырки из верхнего валентного уровня молекулы донора на верхней валентный уровень центра фотогенерации.
Установлено также основные закономерности диссоциации ЭДП в сильных электрических полях. Показано, что вероятность диссоциации ЭДП определяется тремя сомножителями: первый из них характеризует вероятность туннельных переходов носителей зарядов между молекулами в соответствующих зонах транспорта (дырок — между молекулами донора в зоне транспорта дырок, электронов — между молекулами акцептора в зоне транспорта электронов), второй — это вероятность диссоциации ЭДП в сильном электрическом поле в соответствии с моделью Пула-Френкеля при диффузном движении дырки в молекулах донора, образующих зону транспорта дыр, третий описывает кинетику роста вероятности диссоциации ЭДП вследствие ограниченного времени выхода выеденного кулоновского ямы, созданной зарядом электрона в ЭДП. Исследованы и идентифицированы спин-зависимые эффекты в механизме фотогенерации неравновесных носителей заряда. Мультиплетность ЭДП было установлено на основе анализа результатов экспериментальных исследований влияния магнитного поля на вероятность диссоциации ЭДП в сильных электрических полях, а также из результатов исследования влияния сильного электрического поля на фотолюминесценцию при различных температурах.
Установлены основные закономерности электропроводности пленок аморфных молекулярных полупроводников в сильных электрических полях. Эта электропроводность определяется эффективностью темновой генерации носителей заряда и имеет три компонента: первый компонент электропроводности определяется термополевой генерацией носителей заряда с примесных центров подобных комплексов с переносом заряда, второй является ионной и также зависит от примесей, а третий определяется термогенерацией ЭДП из молекул центров фотогенерации и диссоциацией этих ЭДП в сильных электрических полях.
Исследованы особенности изменения в постоянном электрическом поле спектров электронного поглощения полимерных пленок, дополненных полиметиновыми красителями. Найдено закономерности изменения этих спектров в области поглощения красителя в зависимости от величины дипольного момента и симметрии p-электронной структуры молекулы красителя. Действие электрического поля на спектры поглощения красителей объясняется перераспределением плотности валентных электронов в невозбужденных молекулах, и, как следствие — изменением симметрии структурной формы, аналогично изменению конфигураций основного и возбужденного состояния молекулы. Такой механизм поляризации молекул красителей является причиной появления приведенной электрическим полем анизотропии пространственной функции распределения фотогенерированных ЭДП в аморфных молекулярных полупроводниках.
С целью установления возможности использования пленок аморфных молекулярных полупроводников для создания электролюминесцентных экранов начато исследование особенностей рекомбинационной люминесценции. Установлено и идентифицировано эффект усиления более чем на порядок интенсивности излучения электролюминесценции в аморфных молекулярных полупроводниках, содержащих как центры фотогенерации и рекомбинации молекулы полиметиновых красителей.
На основе фундаментальных исследований определены основные компоненты регистрирующей среды на основе пленок аморфных молекулярных полупроводников. Регистрирующее среду представляется состоящим из 4-х компонентов: пленкообразующей основы; электронно-донорного вещества, молекулы которого образуют зону транспорта дырок; электронно-акцепторного вещества, молекулы которого образуют зону транспорта электронов; вещества, молекулы которого являются центрами фотогенерации ЭДП и в которых при поглощении кванта света происходит пространственное распределение электрона и дырки между донорной и акцепторной частями центра фотогенерации. Электрон и дырка, которые находятся в возбужденном центре фотогенерации, должны иметь возможность свободного перехода из центра фотогенерации на соответствующие молекулы зон транспорта электронов и дырок. В соответствии с установленными требованиями по компоненту регистрирующей среды Институтом углехимии НАН Украины (г. Донецк) и кафедрой высокомолекулярных соединений химического факультета Киевского университета синтезировано много новых веществ. Определен состав и создана уникальная регистрирующая среда для регистрации оптических голограмм. Разработано голографическую регистрирующую систему, которая состоит из названной регистрирующей среды и адаптивной апаратуры управления ею, что ограничивает процессы проявления и истиранию голограмм по заданному уровню дифракционной эффективности. Голографическая регистрирующая система по основным информационными параметрами значительно превосходит зарубежные аналоги, близка по чувствительности к телевизионных камер и является основной причиной возрождения метода голографической интерферометрии для бесконтактного определения внутренних дефектов в различных материала, деталях и узлах машин и механизмов.
Совместно с Институтом электросварки им НАН Украины разработано малогабаритную голографическую установку для демонстрациии определения дефектов в различных материалах и объектах методом голографической интерферометрии. С помощью этой установки демонстрируется определение внутренних дефектов: в сварных соединениях труб с титана, стали, полиэтилена высокого давления; в сотовых панелях из алюминия; в лакокрасочных покрытиях; в сварных соединениях плоских пластин из алюминия и т. д.. Кроме того, с помощью этой установки производится измерение остаточных напряжений в различных сварных соединениях. Разработана концепция создания голографических установок 2-го и 3-го поколения для определения дефектов методом голографической интерферометрии в сварных соединениях промышленных нефте- и газопроводов. Концепции построения установок проверено и отмакетировано в лабораторных условиях. В установках 2-го поколения голографический модуль вместе с голографическим средой располагается непосредственно на объекте вместе с устройством нагрузки. В установках 3-го поколения голографический модуль размещается снаружи объекта исследований в комфортных условиях, а когерентный свет рассеяния от объекта передается в голографический модуль с помощью световолоконной оптики. Голографические установки 3-го поколения будут позволять определять дефекты в объектах, которые находятся в сложных погодных и экологических условиях, в условиях ядерного излучения, под водой, в космосе.
Прекращение деятельности[править]
После прекращения деятельности МНДЛ, как отдельного структурного подразделения научно-исследовательской части университета (2000 год), сотрудники МНДЛ вошли в состав научно-исследовательской части химического факультета университета, а именно — кафедры химии высокомолекулярных соединений. Деятельность научной группы (Давиденко Н. А., Давиденко И. И., Павлов В. А., Студзинский С. Л., Мокринская А. В., Чуб М. Г., Боролина Н. П. , Куранда М.М . , Рябинин В. А. , Тонкопиева Л. С.) в составе химического факультета направлена на дальнейшее развитие научных и прикладных достижений МНДЛ. В частности в этот период был создан малогабаритный голографический интерферометр 2-го поколения. Устройство для определения остаточных напряжений в деталях и узлах машиностроительных конструкций было создано при содействии шведской компании AGELLIS. Испытания и тестирования компактного голографического интерферометра, проведенные в Институте проблем прочности НАН Украины, и показали его конкурентную способность по сравнению с известными аналогами.
После 2000 года были разработаны научные основы для создания полимерных композитов для магнито- и электрооптических модуляторов света, фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии. Также разработаны и изготовлены новые приборы: малогабаритный голографический интерферометр для определения остаточных напряжений и малогабаритная голографическая установка для демонстрации оптических явлений в физике, технике, химии .
Монографии[править]
- Кувшинский Н. Г., Давыденко Н. А. Физика аморфных молекулярных полупроводников. Киев, Лыбедь. 1994 .
- Давыденко И. И., Аль-Кадимы А. Д. Магнитооптическое контактное копирование и его применение. Киев, София А. 2002.
- Давыденко Н. А., Ищенко А. А., Кувшинский Н. Г. Фотоника молекулярных полупроводниковых композитов на основе органических красителей. Киев , Наукова думка. 2005.
- Давыденко И. И. Информационные среды. Киев, НВПЦ «Киевский университет». 2010.