На «Больших вызовах» – 2025 участники направления «Новые материалы и нанотехнологии» изучают состав плёночных материалов мемристоров. Это особые компоненты электрической цепи, которые играют важнейшую роль в создании нейроморфных микросхем нового поколения. Их исключительность — в способности имитировать работу человеческого мозга в электронных устройствах. Для изучения материалов учёные используют рамановскую спектроскопию — современный метод, при котором лазер воздействует на образец, а анализ рассеянного света помогает определить состав и структуру вещества. Однако классическая методика не подходит для исследования сверхтонких плёнок мемристоров. Чтобы решить эту проблему, команда разрабатывает усовершенствованную методику, расширяющую возможности классической рамановской спектроскопии.
Рамановская спектроскопия широко применяется в современной науке и технике. С помощью этого метода можно, воздействуя лазером на различные материалы, изучать составы полимеров, соединений металлов, минералов и многих других веществ. Но для исследования особо тонких плёнок (менее 100 нм) обычной рамановской спектроскопии бывает недостаточно. Именно поэтому учёные постоянно ищут пути повышения чувствительности этого метода.
.jpg)
Чтобы усилить сигнал и получить достоверные данные о составе материала, применяются частицы благородных металлов в сочетании с классической рамановской спектроскопией. Именно такой метод в этом году тестируют на «Больших вызовах». В качестве «усилителя» используются наночастицы серебра, а объектом исследования стали сверхтонкие плёнки мемристоров – устройств, которые разрабатываются для дальнейшего создания нейроморфных микросхем.
«Мемристоры — это специальные элементы электрических цепей, которые работают как искусственные синапсы – то есть «точки соединения» в нашем мозге, где нервные клетки обмениваются информацией. Мемристоры имитируют работу таких соединений в электронных устройствах. Они могут запоминать информацию, которая передаётся через электрические сигналы, а потом обрабатывать её. В отличие от стандартных транзисторов в электронике, они быстрее, более гибко обрабатывают информацию и позволяют создавать устройства гораздо меньших размеров. Для создания микросхем с мемристорами учёные должны точно знать, из чего они состоят. Это помогает понять, как мемристоры будут работать при сохранении данных, и совершенствовать их. Именно для этого мы адаптируем рамановскую спектроскопию для анализа плёнок мемристивных материалов нанометровой толщины», — поясняет руководитель проекта, доктор технических наук, заведующий лабораторией «Прикладная плазмоника» Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники Анна Бондаренко.
Школьники уже провели первые эксперименты — были получены усиленные рамановские спектры, по которым можно судить о молекулярной структуре исследуемых материалов.
Григорий Овинов участвует в «Больших вызовах» уже второй раз. Его путь в науку во многом начался благодаря наставникам регионального центра «Гагарин» в Оренбургской области.
«Здесь я нашёл не только тему для проекта, но и людей, с которыми хочется продолжать общение и двигаться к своим целям. И благодаря такой поддержке на проекте я чувствую себя намного увереннее. Сейчас я осваиваю методы нанесения плёнок, учусь анализировать спектры и обрабатывать полученные результаты. После школы я намерен поступить на специальность, связанную с направлением «Новые материалы и нанотехнологии», а в дальнейшем получить опыт в промышленности. Я мечтаю открыть собственное производство в сфере химии или материалов. И я понимаю, что путь к настолько большой мечте начинается с таких научных проектов, как здесь, в Сириусе», — рассказывает Григорий.
.jpg)
В ближайшие дни команда продолжит проверку воспроизводимости результатов, полученных с использованием её подхода, и расширит спектр исследуемых материалов. Методика в перспективе может быть внедрена во многие научно-исследовательские подразделения российских и зарубежных организаций, работающих в области микроэлектроники.
Партнёрами проекта выступают лаборатория «Прикладная плазмоника» Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (Республика Беларусь), компания ООО «СОЛ Инструментс» и Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники».
