Центр коллективного пользования "Лазерные методы исследования конденсированных сред, биологических объектов и мониторинга окружающей среды" (ЦКП ЛаМИ) - презентация

1 Центр коллективного пользования "Лазерные методы исследования конденсированных сред, биологических объектов и мониторинга окружающей среды" (ЦКП ЛаМИ) Институт автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской Академии наук г. Владивосток

2 Основные направления научно-исследовательской деятельности ЦКП ЛаМИ Исследование оптических свойств природных и искусственных наноструктур, исследование взаимодействия лазерного излучения с нанофазными гетеросистемами. Исследование процессов взаимодействия оптического излучения с веществом, физических процессов в оптических волноводах и устройствах волоконной оптики, на поверхностях и границах раздела твердых тел и наноструктур с целью создания сенсорных устройств и приборных структур нового поколения для применения в электронике, медицине, исследованиях окружающей среды, свойств и параметров технических и биологических объектов. Развитие оптических методов исследования наноструктур природного и техногенного происхождения, с использованием современных лазерных методов: спектроскопии поглощения и рассеяния света, включая вынужденную спектроскопию, флуоресцентные исследования, динамическую спектроскопию высокого спектрального и временного разрешения. Исследование нелинейно-оптических характеристик биологических объектов и наноструктур. Разработка методик диагностики состояния биологических объектов методами лазерной резонансной спектроскопии, лазерной флуориметрии, лазерной искровой спектроскопии. Развитие и разработка новых лазерных методов создания наноматериалов. Разработка новых методов получения наноструктур, включая гибридные структуры, новых методов выделения и очистки наноструктур с использованием современных лазерных технологий. Развитие метода лазерной индуцированной флуориметрии сложных органических комплексов. Разработка судовых мобильных измерительных комплексов для исследования состава морской воды, использующих методы лазерной индуцированной флуориметрии и лазерной искровой спектрометрии. Использование лазерных технологий для зондирования атмосферы и океана, включая разработку новых методов диагностики конденсированных сред. Развитие методов многочастотного лидарного зондирования атмосферы с целью определения микроструктурных характеристик аэрозоля. Исследование атмосферных процессов, ответственных за формирование и изменчивость пространственного распределения радиационно-активных компонентов атмосферы – аэрозоля и озона. Исследование высотного профиля атмосферных примесей в зависимости от термодинамической устойчивости атмосферы с учетом особенностей динамики воздушных масс в переходной зоне океан- материк и топографии местности. Изучение трансграничного переноса пылевого аэрозоля. Исследование вертикального распределения оптических и микроструктурных характеристик аэрозоля, процессов сухого и влажного осаждения пылевого аэрозоля на морскую поверхность и их влияния на биопродуктивность морских вод.

3 Кадровый состав ЦКП ЛаМИ Общая численность персонала ЦКП – 30 в том числе: - научных кадров инженерно-технических кадров – 4 - производственного персонала - 4 из них: - член-корр. РАН докторов наук кандидатов наук - 11

4 Перечень оказываемых услуг ЦКП ЛаМИ Услуги выполняются по приоритетным направлениям: живые системы, индустрия наносистем и материалов, рациональное природопользование; по критическим технологиям: нанотехнологии и наноматериалы, технологии мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы и гидросферы, технологии оценки ресурсов и прогнозирования состояния литосферы и биосферы, технологии снижения риска и уменьшения последствий природных и техногенных катастроф. 1. Использование уникальных научных приборов. 2. Использование оригинальных методов аналитических исследований и средств измерения. Разработка и освоение современных аналитических методик контроля окружающей среды и исследования материалов. 3. Совместное участие в федеральных, региональных и международных научно-технических проектах и программах, в проведении стажировок, обучающих семинаров на современном оборудовании, в выполнении хоздоговорных работ по заказам сторонних организаций.

5 Перечень оказываемых услуг ЦКП ЛаМИ 4. Комплексные исследования и анализ нано- и микроструктуры поверхностных слоев, отдельных наноструктурированных биоминералов и нанокомпозитов, наносистем органических и неорганических материалов. 5. Флуоресцентные методы исследований конденсированных материалов, многослойных систем и пленок. 6. Исследование спектральных, оптических и нелинейно-оптических характеристик, структуры и состава конденсированных материалов, в том - числе природных биоминералов и биомиметических структур и материалов. 7. Мониторинг атмосферного аэрозоля и озона в регионах СНГ посредством сети лидарных станций (CIS-LiNet). Измерения вертикального распределения атмосферного аэрозоля в диапазоне высот от 500 м до 14 км. 8. Анализ структуры и динамики радиационно-активных компонентов атмосферы и их влияние на состояние фитопланктонных сообществ. 9. Изучение динамики экологических систем. Натурные измерения пространственно – временного распределения полей концентрации хлорофилла «А» в верхнем слое Океана. 10. Проведение подспутниковых измерений; натурные измерения концентрации основных химических элементов, входящих в состав морской воды и клетки фитопланктона; исследование состояние фотосинтетического аппарата клеток фитопланктона. 11. Разработка физико-математических моделей, методов изучения и мониторинга состояния твердых тел и деформируемых сплошных сред. 12. Исследования методами рентгеновского малоуглового и широкоуглового рассеяния. 13. Исследования методами сканирующей электронной микроскопии структуры, морфологии и химического состава широкого класса биологических и биомиметических материалов. 14. Исследования наноструктурированных поверхностей методами атомно-силовой микроскопии. 15. Исследование методами оптической микроскопии объектов и их деталей с разрешением до 2 мкм в видимом и ИК-диапазонах D и 3D измерения микроструктурированных объектов с оптическим увеличением x.

6 Оборудование ЦКП ЛаМИ 1. Оптический параметрический генератор VIBRANT B LD 355-UV с накачкой импульсным твердотельным Nd:YAG лазером, с модулем удвоения частоты для получения генерации в ультрафиолетовом диапазоне (Opotek, США). 2. Комплекс регистрации и обработки слабых оптических сигналов (Andor Technology, Великобритания) 3. Твердотельный лазер CFR200, (Quantel, Франция) 4. Установка высокоскоростной регистрации оптических спектров HSS (L.O.T.-Oriel gmbh, Германия) 5. Аппаратурный комплекс для измерения гидрофизических и биооптических параметров морской воды (Seabird, США) 6. Аппаратурный комплекс LI-840 (Licor, США) 7. Фемтосекундный лазер Millennia PRO (Newport, США) 8. Лазерный аналитический комплекс для спектральных исследований конденсированных сред и биологических объектов: 1.Оптический многоканальный анализатор спектра, DiCAM PRO, спектрограф SP-150, (L.O.T.-Oriel gmbh, Германия) 2. Эксимерный лазер LPX21oi, (Lambda Physic, Германия) 3.Оптические столы с оптическими и оптомеханическими наборами (Станда, Литва). 4. Твердотельный лазер Brilliant Ultra, (Quantel, Франция) 9. Лазерный комплекс для зондирования атмосферы и океана: 1. Лидарный комплекс для измерения динамических характеристик атмосферы (ЦФП ИОФРАН, Россия) 2. Малогабаритный лазерный флуориметр (ТОИ ДВО РАН, Россия) 3.Судовой лидар (ТОИ ДВО РАН, Россия) 10. Сканирующий электронный микроскоп TM-1000 (HITACHI, Япония) 11. Рентгеновская система малоуглового и широкоуглового рассеяния S3-MICRO (Hecus X-Ray Systems GmbH, Австрия) 12. Сканирующий электронный микроскоп S-3400N с EDS и WDX детекторами (HITACHI, Япония) 13. Универсальный цифровой видеомикроскоп высокого разрешения HIROX KH-7700 (HIROX, Япония) 14. УФ-ИК спектрофотометр Cary 5000 (Varian, Нидерланды) 15. Приборный комплекс для исследования объектов методом полного внутреннего отражения Nikon Eclipse 90i с системой двух наноманипуляторов для трехмерного перемещения объектов (NIKON, Япония). 16. Спектральный эллипсометрический комплекс «ЭЛЛИПС-1891 САГ» (ЗАО НПК «ЦЕНТР НАНОТЕХНОЛОГИЙ», Россия) 17. Система пробоподготовки, включающая прецизионный отрезной станок, компактную шлифовально-полировальную машину и систему вакуумной пропитки образцов полимерами, (BUEHLER, Германия). 18. Прибор для изготовления микропипеток, волоконно-оптических датчиков и нанораспыляющих кончиков (пуллер) P-2000, (Sutter Instrument, США). 19. Комплект высокоточных моторизованных позиционеров с разрешающей способностью от 1 до 50 нм (Newport, США) 20. Измерители оптической энергии и мощности с комплектом термопарных, фотодиодных и пироэлектрических сенсоров от 3 нДж до 300 Дж и мощности от 30 нВт до 30 кВт (Coherent, США)

7 Наиболее значимые результаты, полученные в ЦКП ЛаМИ 1. Разработана новая комплексная методика исследований физико-химических свойств природных биоминералов - спикул морских стеклянных губок. 2. Показано, что спикулы исследуемых губок – сложный композитный материал, кремнийорганического происхождения с регулярной слоистой структурой и различной степенью гидратированности оксида кремния по поперечному сечению спикул. 3. Впервые получены качественно новые результаты в области распространения фемтосекундных лазерных импульсов в микроструктурированных биологических волноводах - спикулах морских губок. 4. Впервые доказано, что спикулы морских стеклянных губок являются новым видом природных фотонных кристаллов. 5. Выявлен феномен различной степени конденсированности оксида кремния в поперечном сечении спикул и его метастабильного состояния. 6. Разработаны основы создания биомиметических нелинейно-оптических нанофазных материалов и многослойных волноводных нанокомпозитных структур на базе слоистых гетерогенных сред с наночастицами. 7. Разработаны научные основы технологии получения лабораторных образцов многослойных оптически прозрачных плёнок органсилоксанов. Доказано, что плёнки органсилоксанов глобулярны, обладают волноведущими свойствами в видимом диапазоне излучения, и могут применяться как материалы для систем оптической связи и обработки информации. 8. Разработаны научные основы технологии получения лабораторных образцов нанофазных кремнийорганических нанокомпозитных биомиметических материалов на основе матриц полисахаридов природного происхождения и Si- прекурсора. Показано, что данные оптически прозрачные нанокомпозитные материалы обладают уникальными нелинейно-оптическими свойствами, что проявляется в эффективном преобразовании энергии фемтосекундных ИК импульсов в спектр суперконтинуума. 9. Сделан анализ динамики атмосферного аэрозоля в переходной зоне материк океан и северо-западной части Тихого океана. 10. Проведены исследования высотного распределения озона в переходной зоне материк-океан с помощью лидарного зондирования. 11. Измерено пространственное распределение концентрации хлорофилла «а» в водах залива Петра Великого.

8 Участие в международных конференциях 3-я Международная конференция по оптической и лазерной диагностике ICOLAD-2007, г.Лондон, Великобритания, мая 2007 г. 8-й Международный симпозиум по измерительным технологиям и интеллектуальным приборам ISMTII-2007, г. Сендай, Япония, сентября 2007 г. Европейская конференция по лазерам и электрооптике CLEO/Europe-2007, г. Мюнхен, Германия, июня 2007 г. Международный семинар НАТО «Urban Structures Resilience under Multi-Hazard Threats: Lessons of 9/11 and Research Issues for Urban Future Work» Международная конференция Optics&Photonics2007, San Diego, США. Азиатско-тихоокеанская конференция по фундаментальным проблемам опто- и микроэлектроники APCOM2008, г. Токио, Япония, Международная конференция «Проблемы конструирования и контроля дорожных объектов`2008», г. Сеул, Корея, я Международная конференция по оптике и оптоэлектронике COOC-2008, г.Пусан, Корея, мая 2008 г. Международная конференция Optics&Photonics2008, San Diego, США.

9 Приборные комплексы ЦКП ЛаМИ Система мало- и широкоуглового рассеяния рентгеновского излучения Hecus S3-MICRO Комплекс сканирующей электронной микроскопии Hitachi S3400 с аналитическими приставками Комплекс оперативной микроскопии на базе сканирующего электронного микроскопа Hitachi ТМ-1000 и цифрового видеомикроскопа высокого разрешения Hirox KH7700 Спектрофотометр Varian Cary 5000

10 Приборные комплексы ЦКП ЛаМИ Комплекс исследования нелинейно- оптических свойств материалов на базе параметрического генератора VIBRANT B LD 355-UV и спектрального анализатора ANDOR Лидарный комплекс ЦКП ЛаМИ Система на основе фемтосекундного титан-сапфирового лазера Millennia- PRO 5sj