В межвузовском студенческом кампусе Евразийского научно-образовательного центра мирового уровня, строящемся сейчас в Уфе, разместятся самые передовые центры и лаборатории региона. Одной из них станет лаборатория органической наноэлектроники и дизайна новых материалов Уфимского университета науки и технологий. Ее главная цель – получение совершенно новых модифицированных материалов, необходимых для развития органической наноэлектроники и спинтроники.

Лаборатория дизайна новых материалов (первый аналог будущей лаборатории) была открыта на базе Физико-технического института БашГУ в 2021 году. Целью исследований являются разработка способов оптимального управления магнитным параметром порядка сверхрешеток мультиферроиков, функциональных мультислойных материалов, поиск новых решений для сенсорных устройств, а также эффективной обработки и записи данных на основе скирмионов и топологических нелинейных наноразмерных структур.

В рамках ведущихся исследований обнаружены принципиально новые эффекты и явления, имеющие перспективу коммерциализации. Но для того, чтобы выполнить весь исследовательский протокол с целью дальнейшей коммерциализации, необходимо создать на базе IQ-парка (1-й очереди) межвузовского студенческого кампуса новую распределенную лабораторию органической наноэлектроники и дизайна новых материалов УУНиТ для экспериментальной проверки результатов моделирования; предполагается также произвести закупку крайне необходимого оборудования. В ходе выполнения экспериментальной части исследований планируется создать лабораторные образцы новых наноэлектронных компонентов и устройств в виде органических полевых транзисторов, химических сенсоров, фототранзисторов.

Важной задачей также является исследование механизма переноса носителей заряда в пленочных структурах металл/полимер/металл, металл/полимер/полупроводник на базе вновь синтезированных соединений. По итогам реализации научных разработок предполагается получение совершенно новых модифицированных материалов, необходимых для развития органической наноэлектроники и спинтроники.

- Нами обнаружен ряд новых физических явлений, важных для развития современной спинтроники и физики конденсированных сред. Обнаружены топологические магнитные нанообъекты – скирмионы в многослойных структурах, ограниченных магнито-сегнетоэлектрической границей, что является принципиально новым явлением. Показано, что спиновая конфигурация в основном состоянии фрустрированной сверхрешетки образует строго периодическую скирмионную структуру – скирмионный кристалл. Нашей группой показано, что в тонких пленках с топологическими особенностями в виде нескольких отверстий могут формироваться уединенные магнитные неоднородности, стабильные в присутствии тока и метастабильные в его отсутствии. Важной с технической точки зрения чертой является то, что уединенные магнитные неоднородности локализуются не в трехмерном пространстве, а на плоскости, благодаря чему становится реальным их использование в тонкопленочных гетероструктурах. Использование пленок с топологическими особенностями является ключом к повышению плотности записи информации, а также решению ряда других задач, связанных с развитием наноэлектроники, – говорит руководитель лаборатории Ильдус Фанисович Шарафуллин.

Таким образом, благодаря программе «Приоритет 2030» и финансированию деятельности молодежной лаборатории созданы новые прототипы органических полевых транзисторов, выходные и передаточные характеристики которых в 10 раз превосходят показатели для аналогичных устройств. Новые тонкопленочные наноразмерные структуры позволят улучшить как сенсорные свойства за счет более высокой чувствительности на внешние воздействия, так и за счет большой энергоэффективности.

Справочно: строительство межвузовского студенческого кампуса Евразийского научно-образовательного центра мирового уровня в г. Уфе осуществляется в рамках федеральной программы по созданию инновационной образовательной среды с применением механизмов государственно-частного партнерства и концессионных соглашений в рамках нацпроекта «Наука и университеты», введение в эксплуатацию 1-го этапа проекта – IQ-парка – запланировано на конец 2023 года.