Научные результаты:
- Теоретически и экспериментально открыты новые семейства немагнитных топологических изоляторов, как бинарных, так и многокомпонентных. Изучены их электронные и колебательные характеристики.
- Предсказаны и исследованы новые материалы, проявляющие гигантское спин-орбитальное расщепление электронных состояний как в объеме, так и на поверхности, а также на интерфейсе, образованном двумя материалами.
- Открыты топологические поверхностные состояния в локальных щелях топологических изоляторов в незанятой области энергий.
- Предсказаны и созданы трехмерные антиферромагнитные топологические изоляторы. Теоретически и экспериментально исследована их объемная и поверхностная электронная структура.
- Доказано, что допирование магнитными примесями только поверхностного блока немагнитного топологического изолятора позволяет получить системы с квантовым аномальным эффектом Холла.
- Открыты новые семейства двумерных топологических изоляторов. Выяснены основные факторы, влияющие на формирование квантового спинового эффекта Холла в тонких пленках трехмерных топологических изоляторов.
- Предложен и реализован метод формирования двумерных ферромагнитных систем на поверхности трехмерных топологических изоляторов.
- Создана теория, позволяющая описывать поведение гетероструктур, сформированных топологическим изолятором и пленкой ферромагнитного полупроводника. Данная теория позволяет предсказать условия, при которых возможно возникновение квантового аномального и квантового спинового эффектов Холла в таких структурах.
- Предсказано и исследовано теоретически и экспериментально существование дираковских плазмонов на поверхности топологических изоляторов.
- Установлен универсальный механизм формирования кристаллической структуры, образующейся при контакте топологического изолятора с магнитным полупроводником или тривиальным полупроводником при выращивании методом молекулярно-лучевой эпитаксии.
Внедрение результатов исследования:
- Создана ионно-плазменная установка «СПРУТ», которая отнесена к разряду уникальных научных установок.
- Разработана ионно-плазменная технология модификации поверхности для сложно-разветвленных изделий. Технология используется для усовершенствования поверхностей изделий с глухими отверстиями и зубчатых шестерен, для модификации внешней и внутренней поверхностей медицинских стентов, представляющих собой сетчатые цилиндры. Обработка поверхности стентов из никелида титана ионами кремния обеспечивает их быструю эндотелизацию поверхности при имплантации стентов в организм, уменьшая тем самым длительность взаимодействия крови с металлом.
- Результаты исследований in vivo на модельных образцах (карликовых свиньях) показали, что модификация поверхности стента позволяет сократить время полной эндотелизации стентов в 1,3–1,5 раза. Технология такой модификации поверхностей стентов является уникальной.
Образование и подготовка кадров:
- Разработан и внедрен курс лекций «Неравновесная термодинамика» для студентов-магистров физического факультета ТГУ, а также курс лекций «Квантовая химия» для студентов-бакалавров химического факультета.
- Защиты: 3 докторские диссертации, 6 кандидатских диссертаций.
- Организованы стажировки для молодых ученых в возрасте до 30 лет в Международном физическом центре (Испания) и Институте микроструктур общества Макса Планка (Германия). Ежегодно около 10 сотрудников Лаборатории выполняют научную работу в Международном физическом центре (Испания).
- Разработана образовательная программа для повышения квалификации «Физические и химические методы получения и исследования наноразмерных, наноструктурных материалов, покрытий и тонких пленок» (72 часа). По этой программе в ЛНПП прошли научную стажировку 67 молодых ученых из сторонних организаций.
- Разработана магистерская программа «Квантовая теория конденсированного состояния объемных и наноразмерных систем» по направлению 011200 – «Физика» (руководитель программы – профессор Е. В. Чулков-Савкин).
- Сотрудники лаборатории принимали активное участие в проведении ежегодной Российской научной студенческой конференции «Физика твердого тела» в Томске, участвовали в организации 24-й Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-24), которая проходила в Томске с 31 марта по 07 апреля 2018 г.Организационные и инфраструктурные преобразования: В 2001 году был открыт Томский материаловедческий центр коллективного пользования (ТМЦКП) ТГУ. Все уникальное аналитическое оборудование, приобретенное за счет средств мегагранта, входит в состав ТМЦКП, доступно для научных сотрудников России, а также используется в образовательном процессе.
Другие результаты:
- Cтарший научный сотрудник лаборатории Т. Меньщикова стала одной из 10 стипендиаток программы L’OREAL-UNESCO «Для женщин в науке» в 2015 году.
- Сотрудники Лаборатории стали лауреатами премии Томской области в сфере образования, науки, здравоохранения и культуры в номинации «Научные и научно-педагогические коллективы» за высокие достижения в сфере образования и науки, оказывающие эффективное влияние на развитие экономики и социальной сферы Томской области, 2014 г.
- Дипломом I степени с вручением золотой медали Петербургской технической ярмарки (2010 г.) в номинациях «Лучший инновационный проект» и «Лучшая научно-техническая разработка года» за разработку «Технология и оборудование формирования высококачественных упрочняющих поверхностных структур изделий магнетронно-дуговыми плазменными потоками» награждены сотрудники Лаборатории Д. П. Борисов и А. Д. Коротаев.
- Бронзовой медали 41-й Международной выставки изобретений «INVENTIONS GENEVA» (Швейцария, 2013 г.) за разработку «Эффективные технологии вакуумно-плазменной обработки изделий в технологических установках с большими вакуумными камерами» удостоены Е. В. Чулков-Савкин, В. М. Кузнецов, Д. П. Борисов, П. А. Терехов, В. И. Романов, А. В. Кузнецов.
- Большая золотая медаль и диплом 7-й Международной биотехнологической форум-выставки «РосБиоТех-2013» (Россия) за разработку «Технология и оборудование для нанесения биосовместимых кальцийфосфатных покрытий на имплантаты» вручены Д. П. Борисову, А. Д. Коротаеву, В. М. Кузнецову, Е. В. Чулкову-Савкину, П. А. Терехову.
- Серебряная медаль и диплом 11-й Международной выставки инноваций «ARGA-2013» (Хорватия), конкурсный проект «Эффективные технологии вакуумно-плазменной обработки изделий в технологических установках с большими вакуумными камерами».
- Диплом лауреата конкурса 9-й Международной выставки оборудования, материалов и технологий «ВакуумТехЭкспо 2014» за разработку «Комплекс вакуумно-плазменных технологий и оборудования для улучшения поверхностных свойств изделий различных отраслей производства».
- Диплом 10-й юбилейной Международной выставки оборудования, материалов и технологий «ВакуумТехЭкспо 2015» за вакуумно-плазменную установку для модификации поверхностей изделий и нанесения функциональных покрытий.
- Диплом I степени с вручением золотой медали Международной выставки-конгресса «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (HI-TECH 2017) в номинации «Лучший инновационный проект и лучшая научно-техническая разработка года».
Сотрудничество:
Санкт-Петербургский государственный университет (Россия), Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» (Россия), Институт геологии и минералогии имени В. С. Соболева Сибирского отделения РАН (Россия), Институт физики полупроводников имени А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН (Россия), Новосибирский государственный университет (Россия), НИУ «Высшая школа экономики» (Россия), Юлихский исследовательский центр (Германия), Институт теоретической физики университета Йоханнеса Кеплера (Австрия), Международный физический центр Доностии (Испания), Центр физики материалов CFM-MPC (Испания), Институт физики микроструктур имени Макса Планка (Германия), Физический факультет Калабрийского университета (Италия), Институт катализа и неорганической химии (Азейрбайджан), Институт физики Национальной академии наук Азербайджана (Азейрбайджан), Университет Эрланген-Нюрнберг (Германия), Институт физики твердых тел Дрезденского технологического университета (Германия), Технологический институт Токио (Япония), Университет Хиросимы (Япония), Университет Вюрца (Германия), Автономный университет Мадрида (Испания), Институт физики твердых тел Института технологии Карлсруэ (Германия), Институт Пола Шеррера (Швейцария): совместные научные исследования и публикации.
