Направления / исследования

Направление связано с проведением исследований в области моделирования и прогнозирования свойств материалов и режимов технологий во взаимосвязи с экспериментальными данными. Обеспечена высокая конкурентоспособность в области прогнозирования свойств материалов (объемные и слоистые материалы, гетероструктуры, покрытия) на основе технологий математического и компьютерного моделирования.
Научные разработки направлены на развитие современных подходов к компьютерному прогнозированию свойств новых нано- и мезоструктурных материалов, теоретических расчетов технологических стадий получения объемных и поверхностных материалов.
Осуществляется разработка методов компьютерного моделирования процессов роста и технологии получения наноструктур, определение электронных и оптических состояний квантово-размерных структур на поверхности и в объеме полупроводников в зависимости от формы, химического состава и размера.

Осуществляется разработка, совместно с партнерами, фундаментальных основ создания:

  • новых материалов для наноэлектронных и спинтронных приборов
  • новых методов построения, исследования и квантования нелинейных физических моделей, включая построение совместных и стабильных взаимодействий в квантовой теории поля
  • мультимасштабного компьютерного моделирования процессов роста полупроводниковых наноструктур
  • физических моделей характеристик, создаваемых наноконструкций с учетом параметров выращенных квантовых ям или точек
  • получение эпитаксиальными методами селективных фотоприемников с управляемыми характеристиками

Разработка технологий органической молекулярной и полупроводниковой электроники и синтеза новых эффективных светоизлучающих и фоточувствительных органических материалов; технологий плазменно-иммерсионной ионной имплантации и осаждения для модификации поверхности изделий со сложно-разветвленной формой.

 


 

ПОБЕДИТЕЛИ КОНКУРСА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОЕКТОВ ЛАБОРАТОРИЙ В РАМКАХ ПРОГРАММЫ «НАУЧНЫЙ ФОНД ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА»

  1. Разработка физических основ технологий изготовления и модификации свойств полупроводниковых гетероструктур на основе соединений CdHgTe, структур с квантовыми ямами HgTe, нитевидных нанокристаллов и нанокластеров на основе соединений Ge(1-x-y)Si(x)Sn(y), структур Ge/Si с квантовыми точками Ge, а также теоретическое и экспериментальное исследование характеристик фоточувствительных и светоизлучающих структур на их основе (Войцеховский А.В., 2019);
  2. Исследование атомной и электронной структуры магнитных и немагнитных материалов с сильным спин-орбитальным взаимодействием и эффектом Рашбы (Кузнецов В.М., 2019);
  3. Квантовые эффекты в теории излучения и многочастичных системах (Ляхович С.Л., 2019);
  4. Развитие кинетического подхода к задачам квантовой теории поля и их приложение в физике высоких энергий и астрофизике (Гитман Д.М., 2019);
  5. Многомасштабное компьютерное моделирование процессов контактного взаимодействия материалов со сложной структурой (Баранникова С.А., 2018);
  6. Магнитные и немагнитные материалы с сильным спин-орбитальным взаимодействием и эффектом Рашбы для спинтроники (Кузнецов В.М., 2018);
  7. Исследования свойств динамических высокотемпературных сред и их воздействия на теплозащитные материалы с применением методов математического моделирования и ИК-диагностики (Лобода Е.Л., 2018);
  8. Комплексное изучение свойств фоточувствительных и светоизлучающих структур нового поколения на базе наноструктур полупроводниковых соединений A2B6,А3В6 и A4B4 (Войцеховский А.В., 2018);
  9. Исследование физических механизмов, определяющих электромагнитные свойства композиционных материалов для активных и пассивных элементов терагерцового диапазона (Сусляев В.И., 2018);
  10. Общие методы квантовой теории и их приложения в физике фундаментальных взаимодействий и конденсированного состояния вещества (Ляхович С.Л., 2018);
  11. Комплексный спектроскопический и структурный анализ дефектов в полупроводниковых материалах (Мельников В.В., 2018);
  12. Новые методы моделирования физико-химических и радиационных свойств, спектров молекул и молекулярных комплексов для диагностики планетарных атмосфер и органических молекулярных систем (Черепанов В.В., 2018);
  13. Приложения квантовой теории поля к описанию процессов в наноматериалах и физике высоких энергий (Гитман Д.М., 2018);
  14. Исследование актуальных проблем динамики малых объектов Солнечной системы, связанных с реализацией существующих и планируемых космических миссий (Бордовицына Т.В., 2018);
  15. Разработка основ теории, принципов построения, моделирование, проектирование и экспериментальное исследование интеллектуальных распределенных систем технического зрения (СТЗ) в комплексах диагностики, мониторинга и робототехники (Суханов Д.Я., 2018);
  16. Разработка основ теории, принципов построения, моделирование, проектирование и экспериментальное исследование интеллектуальных распределенных систем технического зрения (СТЗ) в комплексах диагностики, мониторинга и робототехники (Сырямкин В.И., 2018);
  17. Разработка системы дистанционного обнаружения живых людей за преградами «Радиодозор M» (Шипилов С.Э., 2018);

 


 

ПОБЕДИТЕЛИ ИНИЦИАТИВНЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОЕКТОВ ПРОГРАММЫ «НАУЧНЫЙ ФОНД ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА»

  1. Разработка метода асимптотически-диффузионного анализа математических моделей телекоммуникационных систем (Назаров А.А., 2019);
  2. Исследование математических моделей процессов передачи данных в компьютерных сетях на уровне транспортного соединения (Сущенко С.П., 2019);
  3. Исследование электрофизических процессов протекающих на гетерогранице органический/неорганический материал (Новиков В.А., 2018);
  4. Создание и исследование характеристик фотовозбуждаемых органических тонкопленочных лазеров на основе органических соединений перекрывающих диапазон длин волн спектра от 380 до 700 нм (Тельминов Е.Н., 2018);

В рамках направления осуществляется разработка импортозамещающих веществ, полифункциональных материалов и технологических процессов по прорывным направлениям, обеспечивающим эффективное развитие экономики и национальную безопасность страны. В рамках направления ТГУ обеспечена высокая конкурентоспособность в области получения полифункциональных материалов (адсорбенты, катализаторы, порошковые материалы, гибридные органо-неорганические материалы, мембраны, полимеры и др.) и химических технологий.
Цель научных исследований заключается в адаптации математического прогнозирования свойств новых материалов, включая порошковые, органо-неорганические и композиционные материалы и выбору режимов получения материалов, включая аддитивные технологии 3D-принтинга. Создание новых материалов сопровождается метрологическим обеспечением путем создания высокоэффективных методик. С учетом национальных технологических вызовов и совместно с ключевыми партнерами ИК СО РАН, ИОНХ РАН, ИХР РАН, ИМЕТ РАН, ВИАМ, «СИБУР», НИИ ПП, ОАО «Стройальянс», ОАО «Дальхимфарм» и др. разрабатываются:

  • химические технологии получения новых порошковых материалов с устойчивым составом и дисперсным состоянием для 3D-принтинга
  • новые катализаторы, сорбционные материалы, мембраны, модификаторы и добавки (основной органический синтез, нефтегазовая промышленность, «зеленая» химия, химия окружающей среды и экологическая безопасность) с использованием аддитивных технологий
  • композитные материалы и покрытия различного назначения (авиакосмическая, машиностроительная, строительная индустрия, медицина, солнечная энергетика и т. д.)
  • новые гибридные органо-неорганические наноматериалы, оригинальные азот-, серо-, селенсодержащие гетероциклические, фторорганические веществ и материалы, функциональные молекулярные материалы с магнитоактивными, биологически активными и другими уникальными свойствами
  • новые полимерные материалы с модифицированным структурно-фазовым состоянием

 


 

ПОБЕДИТЕЛИ КОНКУРСА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОЕКТОВ ЛАБОРАТОРИЙ В РАМКАХ ПРОГРАММЫ «НАУЧНЫЙ ФОНД ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА»

  1. Разработка радиационно-стойких HR GaAs:Cr сенсоров высокоэнергетичных электронов (Толбанов О.П., 2019);
  2. Физико-химические и функциональные свойства исходных компонент и композиционных материалов перспективных для применения в условиях Сибири и Арктики (Бузник В.М., 2019);
  3. Развитие подходов к созданию наноструктур бикомпонентной оксидной и оксидно-металлической природы внутри пористой структуры носителей для достижения синергетического эффекта в проявлении каталитических свойств (Водянкина О.В., 2019);
  4. Оптические и электрические свойства органических и гибридных (органо-металлооксидных) полупроводниковых материалов в упорядоченных и низкоразмерных структурах (Копылова Т.Н., 2019);
  5. Фундаментальные основы получения новых органических и полимерных соединений и материалов (Курзина И.А., 2019);
  6. Исследование фундаментальных и прикладных основ создания гибридных (металлоорганических) полупроводниковых материалов и устройств на их основе (Копылова Т.Н., 2018);
  7. Арсенид галлиевые матричные сенсоры для просвечивающей электронной микроскопии (Толбанов О.П., 2018);
  8. Конструирование активных центров заданной локальной геометрии на поверхности катализаторов для процессов целевой конверсии углеводородов и биовозобновляемого сырья (Водянкина О.В., 2018);
  9. Физико-химические основы создания новых материалов на основе органических соединений и комплексов для применения в молекулярной электронике, биомедицине и охране окружающей среды (Чайковская О.Н., 2018);
  10. Разработка фундаментальных основ получения новых органических и полимерных соединений и материалов (Курзина И.А., 2018);

 


 

ПОБЕДИТЕЛИ ИНИЦИАТИВНЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОЕКТОВ ПРОГРАММЫ «НАУЧНЫЙ ФОНД ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА»

  1. Физикохимия процессов формирования и свойства наночастиц, получаемых импульсной лазерной абляцией железа и цинка в воздухе (Светличный В.А., 2019);
    Синтез и исследование фотокаталитической активности металлокерамических композитов для использования в передовых окислительных технологиях деструкции фармацевтических загрязнителей (Скворцова Л.Н., 2019);
  2. Физико-химические характеристики биосовместимых полимеров на основе полилактида модифицированных с применением плазменных технологий (Лапуть О.А., 2019);
  3. Разработка фундаментальных основ технологии синтеза оптически прозрачных магнитных наноматериалов на основе редких и редкоземельных элементов (Малиновская Т.Д., 2019);
  4. Формирования микрорельефа граней монокристаллов органических полупроводников (Новиков В.А., 2019);
  5. Разработка новых высокоэффективных катализаторов для получения олефинов путём неокислительного и окислительного дегидрирования лёгких парафиновых углеводородов (Мамонтов Г.В. , 2018);

На основе междисциплинарного многоуровневого подхода  разрабатываются конкурентоспособные на международном рынке керамические и полимерные материалы и композиты на их основе с иерархически организованной структурой, в том числе медицинского назначения. В рамках направления обеспечена высокая конкурентоспособность в области разработки керамических и композиционных материалов с многоуровневой иерархической структурой для новых производственных технологий, в том числе медицинского назначения.
Научные исследования направлены на разработку композитов на полимерной основе, обладающих биосовместимыми характеристиками, способных длительно сохранять свои свойства в условиях низких/высоких температур, абразивного изнашивания, действия агрессивных и коррозионных сред и обеспечивающих однородность структуры композиционных материалов, полученных по технологии 3D-принтинга. Работы ведутся совместно с ИФПМ СО РАН, ИПХФ РАН, НГТУ, РХТУ им. Д.И. Менделеева, СибГМУ, Университетом им. Г. Ома (Германия), Институтом технологии керамики (Италия), Университетом г. Мишкольц (Венгрия), Университетом Дуйсбург-Эссен (Германия), Критским университетом (Греция) будут разработаны новые технологии получения композиционных биоматериалов.

 


 

ПОБЕДИТЕЛИ КОНКУРСА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОЕКТОВ ЛАБОРАТОРИЙ В РАМКАХ ПРОГРАММЫ «НАУЧНЫЙ ФОНД ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА»

  1. Теоретическое и экспериментальное исследование нелинейных диссипативных процессов в композиционных материалах при их деформировании и в трибологических контактах (Смолин И.Ю., 2019);
    Создание легких и эффективных композиционных материалов для элементов терагерцового диапазона и исследование их электромагнитных характеристик в широком интервале частот (Сусляев В.И., 2019);
  2. Квантовая химия и развитие методологии создания новых материалов на основе органических соединений для создания УФ- и О2-чувствительных зондов и меток для молекулярной биологии и экологии (Чайковская О.Н., 2019)
  3. Разработка и исследование методов повышения эффективности волновых неинвазивных методов диагностики и воздействия на биологические ткани макроорганизмов (Якубов В.П., 2018);
  4. Исследование особенностей микроволнового отогрева отморожения конечности, обусловленных неоднородностями электромагнитного поля (Дунаевский Г.Е., 2018);

 

 


 

ПОБЕДИТЕЛИ ИНИЦИАТИВНЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОЕКТОВ ПРОГРАММЫ «НАУЧНЫЙ ФОНД ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА»

  1. Исследование закономерностей фильтрационного, безгазового и газовыделяющего горения сплавов на основе переходных металлов IV-VI групп и синтез композиционных сплавов на основе их нитридов, боридов и силицидов (Зиатдинов М.Х., 2019);
  2. Получение функциональнфх полимеров и композиционных материалов медицинского назначения на основе оксо-, гидроксикарбоновых кислот и их проихводных (В.В. Ботвин, 2018);

В рамках направления создаются технологии получения новых высокоэнергетических и специальных материалов и проектирование высокоэнергетических установок и систем ракетно-космической и транспортной техники нового поколения. Обеспечена высокая конкурентоспособность в области разработки новых технологий создания высокоэнергетических и специальных материалов, и проектирования высокоэнергетических установок и систем на их основе.
Научные исследования направлены на разработку новых высокоэнергетических материалов и систем с использованием современных методов физического и математического моделирования. Разрабатываются перспективные высокоэнергетические и специальные (с повышенными эксплуатационными характеристиками) материалы, технологии их получения для использования в высокоэнергетических установках, транспортных и космических системах, а также иных гражданских приложениях и двойных технологиях. Работы ведутся совместно с РНЦ «Прикладная химия», ИХФ РАН, ИПХЭТ СО РАН, ИПХФ РАН, ESA, Brunel University, Manchester University, Fraunhofer ICT, AVIO Group, New Jersey Institute of Technology и др.

 


 

ПОБЕДИТЕЛИ КОНКУРСА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОЕКТОВ ЛАБОРАТОРИЙ В РАМКАХ ПРОГРАММЫ «НАУЧНЫЙ ФОНД ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА»

  1. Разработки и исследования высокоэнергетических материалов, лёгких сплавов и керамик, получаемых с использованием наноразмерных частиц металлов и их соединений (Ворожцов А.Б., 2019);
    Исследование физических принципов эффективности работы энергетических установок и элементов космических аппаратов (Глазунов А.А., 2019);
  2. Разработка научных и технологических основ создания новых перспективных композиционных материалов на основе азотированного нихрома для передовых производственных технологий лазерного выращивания (Жуков А.С., 2019);
  3. Экспериментально-теоретические исследования композиционных материалов в составе поражающих элементов и бронепреград при высокоскоростном взаимодействии, в том числе в жидких средах, с применением систем высокоскоростного метания (Ищенко А.Н., 2019);
  4. Научные основы новых производственных технологий получения высокоэффективных высокоэнергетических материалов, легких (сверхлегких) сплавов, содержащих наноразмерные частицы, и исследование их практических приложений (Ворожцов А.Б., 2018);
  5. Разработка научно-технических основ проектирования систем высокоскоростного метания на новых физических принципах, композиционных материалов и поражающих элементов нового поколения для функционирования в твердых и жидких средах (Ищенко А.Н., 2018);
  6. Создание научно-технических основ проектирования перспективных систем ракетно-космической техники для исследования планет (Глазунов А.А., 2018);
  7. Проведение фундаментальных и прикладных научных исследований по созданию масштабируемой технологии синтеза композиций на основе интерметаллидов для их применения в передовых производственных технологиях, металлургии и специальной технике (Жуков А.С., 2018);

 


 

ПОБЕДИТЕЛИ ИНИЦИАТИВНЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОЕКТОВ ПРОГРАММЫ «НАУЧНЫЙ ФОНД ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА»

  1. Исследование структуры и физико-механических свойств композиционных материалов на основе алюминия (Жуков И.А., 2019);
  2. Экспериментальное исследование закономерностей формирования структурных неоднородностей и особенностей деформации и разрушения композиционных материалов, полученных с применением (Промахов В.В., 2019);
  3. Исследование неизотермических двухфазных потоков применительно к плазмохимической технологии получения керамических порошков (Архипов В.А., 2018);
  4. Исследование особенностей вихревого механизма подавления волн цунами подводными преградами (Жильцов К.Н. , 2018);
  5. Моделирование магнито- газодинамических процессов в энергоустановках с учетом электромагнитного воздействия на поток и физико-химических превращений (Солоненко В.А., 2018);

Направление связано с разработкой аддитивных технологий получения новых материалов и систем на их основе во взаимосвязи с другими направлениями САЕ. В рамках направления ТГУ обеспечена высокая конкурентоспособность в области разработки фундаментальных и прикладных основ аддитивных технологий новых материалов и систем (мультиферроики, многослойные поглощающие покрытия, экранирующие покрытия, катализаторы, имплантаты).
Научные исследования направлены на разработку новых функциональных и конструкционных материалов и систем на основе физического и математического моделирования на стыке физики, химии, машиностроения и вычислительной механики.

Разрабатываются:

  • перспективные эффективные композиционные материалы, которые имеют магнитоэлектрический эффект в десятки раз больший, чем однородные материалы, многослойные поглощающие покрытия
  • экранирующие покрытия на основе 3D-технологий, разработаны широкодиапазонные уравнения состояния металлов, сплавов, тугоплавких соединений для моделирования процессов структурных и фазовых превращений в многокомпонентных системах при высокоэнергетических воздействиях, реализуемых в аддитивных технологиях
  • адекватные физико-математические и вычислительные модели многоуровневого моделирования систем и элементов конструкций, получаемых по аддитивным технологиям, для прогноза их физико-механических свойств и прочности
  • физико-математические и вычислительные модели структурных и фазовых превращений в многокомпонентных системах при высокоэнергетических воздействиях
  • вычислительные многоуровневые модели для прогнозирования термодинамических и механических свойств, включая структурные соотношения между различными фазами, учитывающие динамику решетки и размерные эффекты в нано-масштабе, промышленных материалов, сплавов на основе сталей и переходных металлов, наноструктурированных материалов применяемых в защитных покрытиях и электронной промышленности

Работы ведутся совместно с ИФПМ СО РАН, Отдел структурной макрокинетики СО РАН, ИПХФ РАН, ОИВТ РАН, ИПС УрО РАН, РФЯЦ-ВНИИЭФ, РФЯЦ-ВНИИТФ, ФНПЦ «Алтай»; Берлинский технический университет, Университет Ганновера (Германия); Линчёпинский университет (Швеция); Университет штата Аризона, Техасский университет, Коледж-Стейшен (США).

 


 

ПОБЕДИТЕЛИ КОНКУРСА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОЕКТОВ ЛАБОРАТОРИЙ В РАМКАХ ПРОГРАММЫ «НАУЧНЫЙ ФОНД ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА»

  1. Численное изучение процессов контактного взаимодействия материалов со сложной структурой на различных масштабных уровнях (Баранникова С.А., 2019);
  2. Материалы и низкоразмерные конденсированные системы при динамических воздействиях (Скрипняк В.А., 2019);
  3. Исследование на монокристаллах метамагнитных сплавов Ni-Co-Mn-In, Ni-Mn-Sn, Co-Ni-Ga и никелида титана влияния состава, кристаллического порядка на развитие термоупругих мартенситных превращений при охлаждении/нагреве и под нагрузкой (Чумляков Ю.И., 2019);
  4. Разработка и оптимизация конструкции универсального индукционного металлоискателя с применением методов компьютерного моделирования для прогнозирования прочности и герметичности элементов конструкции в условиях глубоководной разведки (Яковлев И.А., 2019);
  5. Многоволновые газоразрядные лазеры с повышенной эффективностью (Солдатов А.Н., 2018);
  6. Разработка научных основ создания высокопрочных сплавов с функциональными свойствами для инновационных инженерных приложений (Чумляков Ю.И., 2018);
  7. Свойства низкоразмерных систем и материалов при динамических воздействиях (Скрипняк В.А., 2018);
  8. Экспериментальное и численное изучение нелинейных процессов диссипации энергии в композиционных материалах и узлах трения на основе многоуровневого подхода для реализации космического эксперимента на российском сегменте МКС (Смолин И.Ю., 2018).