1. Классификация (тематическое направление, не более двух)
IT-технологии и телекоммуникации
2. Назначение и область применения
Область применения: Предлагаемый метод может быть использован при выращивании квантовых точек необходимого размера для целей наноэлектроники и наномедицины.
3. Краткое описание (суть) проекта
В рамках науки о диссипативном туннелировании предлагается теоретическая модель, позволяющая решить проблему контролируемого роста металлических квантовых точек во внешнем электрическом поле.
4. Актуальность и новизна идеи (конкретное инновационное решение)
Одной из важных проблем современной наноэлектроники является выращивание как полупроводниковых, так и металлических квантовых точек заданных размеров в нанодиапазоне. Это может позволить обеспечить управляемость параметров устройств наноэлектроники, а также получить оптимальные наноструктуры (например, из коллоидного золота) для целей наномедицины. При использовании стандартных, существующих на сегодняшний день методов выращивания больших массивов квантовых точек, получают большой разброс в их размерах и форме, что приводит к неконтролируемому уширению оптических спектров наноструктур и существенно снижает эффект от их использования. Гораздо более эффективным оказывается использование небольшого числа выращенных идентичных по размеру и форме квантовых точек.
Предлагается новый метод контролируемого роста металлических или полупроводниковых квантовых точек в системе совмещенного СТМ/ АСМ, основанный на характерных управляемых особенностях вероятности туннелирования в таких системах, при условии, что при некотором значении приложенного внешнего электрического поля потенциал модельной системы может стать симметричным. При этом рассчитанный предэкспоненциальный фактор вероятности туннелирования дает наблюдаемый единичный пик, который позволяет фиксировать размер выращиваемой квантовой точки. Преимущества предлагаемого метода проверены экспериментально на совмещенном АСМ/СТМ Нижегородского гос. университета им. Н.И. Лобачевского.
5. Научно-техническое описание
Существенный вклад в туннельный ток может дать вероятность туннелирования, оцененная с точностью до предэкспоненциального фактора. На рис. 1 (а) представлена экспериментальная схема исследований и отдельные вольт-амперные характеристики, полученные экспериментальной группой (О.Н. Горшков и др.) в НИФТИ при ННГУ им. Н.И. Лобачевского. Одной из характерных особенностей ВАХ (см., например, кривую (3) на рис. 1) является наличие единичного пика на растущей части кривой, с последующим выходом на «плато» при положительном приложенном напряжении, и отсутствие упомянутого пика при отрицательном приложенном напряжении. В работе японских авторов (H. Yanagi, T. Ohno// Langmuir – 1999. V. 15, № 14. P. 4773.) предлагалась экспериментальная схема выращивания квантовых точек из коллоидного золота и одновременно исследовалась туннельная ВАХ при отрицательном приложенном напряжении (см. рис. 1 (б)). Но при этом авторы не контролировали размер квантовых точек непосредственно в процессе их роста. Наш метод позволяет преодолеть этот существенный недостаток. На рис. 2 представлена полученная нами теоретическая кривая вероятности туннелирования, которая затем сравнивается с экспериментальными ВАХ (рис. 3, 4).
Хорошо известна применимость наноразмерных точек из коллоидного золота для целей наномедицины. Коллоидное золото успешно применяется при терапии ревматоидного артрита. Имплантация золотых нано-частиц в сустав бедра приводит к эффекту обезболивания. Комбинация микроволнового облучения с использованием нано – частиц коллоидного золота разрушает волокна и бляшки, которые ассоциируют с болезнью Альцгеймера. Нано – частицы коллоидного золота используются как носители лекарственных препаратов, а также при диагностике и терапии онкологических заболеваний. При этом оптический отклик (поверхностно усиленная рамановская спектроскопия) оказывается в 200 раз более ярким, чем для полупроводниковых квантовых точек.
Таким образом, задача получения наноразмерных точек из коллоидного золота заданных размеров является весьма актуальной как в наноэлектронике, так и наномедицине.
6. Предлагаемая к выпуску продукция
Метод контролируемого роста квантовых точек в системе совмещенного АСМ/СТМ
7. Существующие аналоги и преимущества перед ними
Существующие на сегодняшний день методы выращивания квантовых точек заданных размеров оказываются или ненадежными, или слишком дорогими.
8. Анализ рынка (потенциальные потребители, география проекта)
На стадии технического проекта буду проведены детальные маркетинговые исследования состояния рынка в предметной области.
9. Защита интеллектуальной собственности (наличие правоохранных и прочих документов)
Планируется к защите
10. Информация об участии проекта в конкурсах инновационных проектов, в т.ч. в федеральных (название конкурса, организатор, сроки проведения, результаты участия)
Не участвовал
11. Состояние проекта
Стадия разработки: НИР.
12. Фотоматериал (3-5 фотографий)
(а)
(б)
Рис. 1. (а) Схема экспериментальной установки с использованием совмещенного АСМ/ СТМ и отдельные полученные туннельные ВАХ (Горшков О.Н. и др., ННГУ им. Лобачевского).
(б) Схема экспериментальной установки по выращиванию квантовых точек из коллоидного золота и туннельная ВАХ в системе АСМ/ СТМ.
Рис. 2. Зависимость вероятности туннелирования от параметра асимметрии потенциала (пропорционального величине приложенного электрического поля) в пределе «слабой» диссипации.
Рис. 3. Сравнение экспериментальных ВАХ (кривые 3 и 2 на рис. 1) с теоретическими (пунктирными) кривыми для вероятности туннелирования в пределе «слабой» диссипации.
Рис. 4. Сравнение экспериментальной туннельной ВАХ в случае единичной квантовой точки из коллоидного золота с теоретической (пунктирной) кривой для вероятности туннелирования в пределе «слабой» диссипации.
13. Схема реализации проекта (предстоящие этапы и основные сложности - риски)
Вид сотрудничества, способ финансирования проекта: заключение договора об отчуждении прав на результаты интеллектуальной деятельности.
На этапе технического проекта при составлении бизнес-плана будут определены предстоящие этапы и основные риски.
14. Имеющиеся ресурсы для реализации проекта (производственные мощности, сырье, трудовые ресурсы, инвестиционная площадка, инфраструктура)
Лаборатории Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского
15. Необходимые ресурсы для реализации проекта
|
Наименование статьи затрат |
Расшифровка статьи |
Сумма, тыс. руб. |
|
1. Теоретическая разработка метода контролируего роста квантовых точек для наноэлектроники и наномедицины. |
1.1. Развитие теории диссипативного туннелирования для квантовых точек в условиях внешнего электрического поля в системе совмещенного АСМ/ СТМ. 1.2. Теоретическое обоснование метода контролируемого роста квантовых точек. |
250
|
|
2. Выращивание КТ из коллоидного золота и проведение экспериментов на базе Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского |
2.1. выращивание КТ из коллоидного золота в системе совмещенного АСМ/ СТМ. 2.2. Экспериментальная проверка метода контролируемого роста квантовых точек в условиях внешнего электрического поля. |
1750
|
|
3. Разработка рекомендаций по методике применения контролируемого роста квантовых точек для наноэлектроники и наномедицины |
3.1. Разработка рекомендаций по методике применения контролируемого роста квантовых точек для наноэлектроники. 3.2. Разработка рекомендаций по методике применения контролируемого роста квантовых точек для наномедицины |
1500
|
|
|
Итого: |
3500 |
16. Финансовые показатели проекта
|
Общая стоимость проекта, млн. руб. |
Необходимые для привлечения инвестиций, млн. руб. |
Срок реализации проекта, мес. |
Период окупаемости проекта, мес. |
Предполагаемый объем выпуска и реализации, млн. руб./год |
Имеющиеся ресурсы для реализации проекта (производственные мощности, сырье, труд. ресурсы и др. ) |
|
3,5 |
3,5 |
24 |
На этапе технического проекта при составлении бизнес-плана будет проработан вопрос периода окупаемости проекта |
На этапе технического проекта при составлении бизнес-плана будут проработаны вопросы предполагаемого объема выпуска и реализации продукции |
Лаборатории Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского |
17. Перспективы развития (при получении инвестиций), возможные результаты по этапам реализации проекта
Перспективы развития проекта будут сформулированы по окончанию работ по текущему этапу.
Стадия разработки на завершающем этапе: заявка на изобретение
18. Ожидаемый социально-экономический эффект (количество создаваемых рабочих мест, налоговые поступления в бюджеты всех уровней)
На этапе технического проекта при составлении бизнес-плана будут проработаны вопросы ожидаемого социально-экономического эффекта.
19. Команда проекта
19.1. Руководитель проекта (Ф.И.О., место работы/учебы, должность)
Кревчик Владимир Дмитриевич, кафедра «Физика», зав. кафедрой
19.2. Участники проекта (Ф.И.О., место работы/учебы, должность, роль в проекте)
1) Семенов Михаил Борисович, кафедра «Физика», профессор, разработчик
20. Контактная информация
20.1. Название предприятия (организации)
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет»
20.2. Информация о предприятии (сфера деятельности)
Образовательная деятельность, научная деятельность, инновационная деятельность
20.3. Руководитель (Ф.И.О., должность)
Волчихин Владимир Иванович, ректор
20.4. Адрес
440026, г. Пенза, ул. Красная, 40
20.5. Телефон/Факс, электронная почта, web-сайт
(8412) 56-35-11/(8412) 56-51-22, [email protected], https://www.pnzgu.ru/
21. Дата представления или последнего обновления информации
14.11.2010