Научно-образовательный центр (НОЦ) «Функциональные наноматериалы» успешно выполнил заказ Российского федерального ядерного центра - Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е. И. Забабахина, входящего в госкорпорацию «Росатом» (г. Снежинск). Заказ состоял в производстве 10 лазерных зеркал диаметром 50 см, сообщили в Балтийском федеральном университете имени Иммануила Канта (БФУ им. И. Канта), при котором создан НОЦ «Функциональные наноматериалы».

Как рассказал Александр Гойхман, руководитель НОЦ «Функциональные наноматериалы», «...тендер объявлялся уже в третий раз. До этого конкурсы срывались, поскольку подрядчики по разным причинам - административным, технологическим - не брались за изготовление этих зеркал в такой краткий срок (8 месяцев). Но нам, университету, это удалось...».

Первые трудности были связаны с невозможностью приобретения в России так называемых «подложек» - оптических и кварцевых стёкол, на которые необходимо нанести специальное нанопокрытие. Хотя в заказе значилось оптическое стекло К8, имеющее наименьшую стоимость среди подходящих типов стекол, пришлось заказывать подложки кварца, более дорогого и сложного в производстве материала, причём за производство взялся лишь китайский подрядчик, отмечается в материалах БФУ им. И. Канта.

Во-вторых, сложность вызвал сам процесс нанесения нанопокрытия. Обычно в таких случаях используется электронно-лучевое испарение, различные дуговые методы, но в условиях университетской лаборатории было решено использовать метод магнетронного напыления. Это разновидность ионно-плазменного распыления, когда материал мишени - в данном случае алюминий и кварц - распыляется ионами инертного газа (аргона) под действием переменного электрического поля высокой мощности и магнитного поля. Примечательно, что сотрудники НОЦ «Функциональные наноматериалы» сами спроектировали и создали установку для выполнения такого типа операций, назвав её «Батискаф» (из-за внешнего сходства).

«Когда мы взялись за проект, нам многие говорили, что метод магнетронного напыления результата не даст, ничего не получится. Но у нас получилось. Конечно, мы не сделали никакого открытия, но мы решили довольно нетривиальную технологическую задачу. А это не менее важно», - сообщил Александр Гойхман.

В-третьих, много времени и сил было потрачено на очистку стёкол перед напылением. «Даже минимальное загрязнение подложки приводит к тому, что нанопокрытие не держится. Пришлось что называется «на коленках» сделать два прибора: один для снятия статического напряжения с поверхности, второй - для очистки поверхности с использованием холодной плазмы, т.н. аномального тлеющего разряда», - рассказал Алексей Грунин, младший научный сотрудник НОЦ «Функциональные наноматериалы».

Далее, специалисты должны были рассчитать толщину нанопокрытий. Сначала на идеально отполированное стекло было нанесено отражающее нанопокрытие алюминия - единственного материала, способного одинаково эффективно отражать весь заданный световой диапазон (от ближнего ультрафиолета до ближнего инфракрасного). Однако алюминий легко вступает в реакцию с воздухом и окисляется, поэтому необходимо напыление защитного слоя. В качестве такой защиты был выбран кварц. При этом пришлось искать оптимальную толщину кварцевого слоя, чтобы он защищал алюминий от окисления, но при этом не вносил оптических искажений. В итоге толщина алюминиевого слоя составила 100 нм (нанометр - это одна миллиардная часть метра), а толщина кварцевого слоя - 25 нм (в тысячи раз тоньше человеческого волоса).

Наконец, потребовалось решить сложную логистическую задачу: стёкла из Китая были доставлены в Санкт-Петербург, где была выполнена прецизионная полировка. Затем подложки приехали в Калининград, где и было выполнено нанопокрытие. И лишь потом они были отправлены в Снежинск (Челябинская область) заказчику.

i-mash