eng
Выпуск #4/2018
В.С.Ширяев
XVI Всероссийская конференция "Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение"
XVI Всероссийская конференция "Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение"
Просмотры: 1783
DOI: 10.22184/2227-572X.2018.41.4.352.354
С 28 по 31 мая 2018 года в Нижнем Новгороде проходила XVI Всероссийская конференция "Высокочистые вещества и материалы. Получение, анализ, применение" и IX Школа молодых ученых. В организации конференции приняли участие Отделение химии и наук о материалах РАН, Научный совет по химии высокочистых веществ РАН, Научный совет по аналитической химии РАН, Институт химии высокочистых веществ РАН, Нижегородский государственный университет. О проблемах, успехах и достижениях, обсужденных на форуме, рассказал председатель организационного комитета Владимир Семенович Ширяев.
XVI Конференция была посвящена 100-летию академика Григория Григорьевича Девятых (1918–2005) – основателя отечественной научной школы по химии высокочистых веществ. Г.Г.Девятых внес выдающийся вклад в теорию и практику глубокой очистки веществ, разработку высокочувствительных методов анализа, в получение веществ и материалов с рекордным уровнем чистоты и исследование их свойств.
Научная конференция по высокочистым веществам проводится по инициативе Г.Г.Девятых с 1960 года регулярно, раз в 3–4 года. Традиционные темы для обсуждения: новые результаты и актуальные проблемы в области получения, анализа, исследования свойств и применения высокочистых веществ и функциональных материалов на их основе.
Высокочистые вещества — это подвергнутые целенаправленной очистке индивидуальные вещества с наиболее низким суммарным содержанием примесей. Условным порогом отнесения вещества к высокочистым считается содержание суммы примесей 10–4 ат.%. Базовыми разделами химии высокочистых веществ являются: элементарные разделительные процессы; методы глубокой очистки; получение и анализ высокочистых веществ; состояние примесей в высокочистых веществах; установление и систематизация данных о свойствах высокочистых веществ, а также о механизмах и границах влияния на них примесей.
В период между XV и XVI конференциями усилия специалистов были направлены на повышение степени чистоты индивидуальных веществ и на расширение объектной базы химии высокочистых веществ. В этом году в программу вошли доклады, которые отражают актуальные подходы, приоритеты в объектах исследований, достигнутые результаты в получении элементов и их соединений с высокой химической и изотопной чистотой, летучих соединений металлов, оксидных, керамических и магнитных материалов, кварцевых световодов для фотоники и полупроводниковой техники.
В работе конференции приняли участие более 160 специалистов, среди них 45 – в Школе молодых ученых (до 33 лет). Они представляли двадцать шесть научно-исследовательских организаций Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Новосибирска, Красноярска, Владимира, Нижнего Новгорода, Перми, Саратова, Минска и др. Были представлены и обсуждены 142 доклада, из них 9 пленарных лекций, 82 устных сообщения, 58 стендовых презентаций.
С пленарными докладами выступили признанные российские ученые в области химии высокочистых веществ, химического и оптического материаловедения – академики РАН М.Ф.Чурбанов (ИХВВ РАН), Е.М.Дианов (НЦВО РАН), Ю.А.Карпов (ИОНХ РАН), член-корреспонденты РАН И.А.Буфетов (НЦВО РАН), Е.А.Гудилин (МГУ) и др. В центре внимания были следующие темы: состояние и направления фундаментальных и прикладных исследований, производство особо чистой продукции, актуальные и востребованные задачи в части получения, анализа и исследования свойств высокочистых веществ и материалов на их основе.
В секции "Получение высокочистых веществ" значительное число докладов было посвящено развитию методов очистки простых веществ и их соединений от лимитирующих примесей для нужд микроэлектроники и волоконной оптики. Степень чистоты значительной части индивидуальных веществ по суммарному содержанию примесей недостаточна для надежного установления их истинных свойств. Большинство используемых в материальном производстве веществ подвергается очистке только от отдельных или групп примесей. Из 82 стабильных элементов земной коры не более половины имеют содержание суммы примесей 10–4 ат.%, то есть на уровне величины, относящей вещество к категории высокочистых. Доклады конференции, посвященные глубокой очистке веществ, подтверждают актуальность этого направления исследований как пути получения новой информации о свойствах веществ.
Расширение объектной базы химии высокочистых субстанций происходит за счет получения моноизотопных веществ с высокой изотопной и химической чистотой. В этой области отечественные ученые имеют результаты, определяющие мировой уровень. Доктор химических наук А.Д.Буланов сообщил о развитии работ по получению и исследованию свойств моноизотопных разновидностей ряда элементов: кремния, германия, серы, селена, молибдена, железа. Созданная в ИХВВ РАН гидридная технология позволила получить моноизотопные монокристаллы кремния 28; 29; 30 и германия 76; 74; 73; 72 с химической и изотопной чистотой (4–6) N и (3–4) N соответственно. Ожидается, что изотопно-обогащенные высокочистые вещества будут востребованы в квантовой физике, спинтронике, ядерной медицине и других высокотехнологичных отраслях. Уже сейчас образцы моноизотопных веществ пользуются спросом у зарубежных фирм и специалистов. В рамках совместного международного проекта "Килограмм" произведено более 20 кг кремния-28 с изотопной чистотой 4,5–5 N для изготовления нового эталона массы. В научном центре Комиссариата по атомной и альтернативным видам энергии (Гренобль, Франция) с использованием российского моносилана 28SiH4 с высокой изотопной чистотой изготовлена кремниевая подложка диаметром 300 мм с эпитаксиальным слоем из 28Si как прообраз рабочего элемента для квантового компьютера.
Заметное место в обсуждаемой проблематике заняли вопросы анализа веществ и материалов различных химических классов. Методы анализа, разработанные в ОАО "ГИРЕДМЕТ", ИМЕТ РАН, ИХВВ РАН, ИНХ СО РАН,
в основном обеспечивают сертификацию высокочистых веществ и материалов для микроэлектроники, волоконной оптики и ИК-техники. Есть достижения в развитии методов анализа металлов, оптических материалов, летучих неорганических гидридов, совершенствуются способы определения наноразмерных включений и примесных неоднородностей в высокочистых оптических материалах. Академик Ю.А.Карпов в своем докладе отметил, что дальнейшее развитие химии высокочистых веществ требует решения возникающих новых фундаментальных проблем химического анализа, таких как: определение форм нахождения элементов-примесей, определение микрои нановключений, анализ поверхности; определение изотопного состава; создание на базе высокочистых веществ эталонов моля – основной физической величины количества вещества в метрологии; поиск новых сверхчувствительных методов анализов; применение методологии определения рекордно малых содержаний примесей в высокочистых веществах для целей фармации, медицины, экологии и др. Доктор химических наук А.И.Сапрыкин сделал сообщение о развитии работ по получению и анализу высокочистых веществ и функциональных материалов в Институте неорганической химии им. А.В.Николаева СО РАН. Он отметил, что в настоящий момент для характеризации примесного состава высокочистых веществ в аналитической лаборатории ИНХ СО РАН разрабатывается комплекс методов анализа, которые обеспечивают одновременное определение до 70 элементов-примесей с пределом обнаружения от n•10–5 до n•10–9%. Их развитие в сочетании с совершенствованием техники концентрирования микропримесей лежит в основе аналитического обеспечения технологий глубокой очистки веществ и получения новых функциональных материалов.
Другая обсуждавшаяся общая проблема – создание новых материалов на основе высокочистых веществ и улучшение функциональных свойств известных материалов. Базой для ведения этих разработок являются данные о свойствах полученных более чистых веществ, новые подходы к методологии синтеза соединений. Много докладов было посвящено материалам для фотоники – волоконным световодам на основе высокочистого кварцевого стекла, кристаллических материалов системы AgBr-AgI-TlBr-TlI, теллуритных, фторцирконатных и халькогенидных стекол, в том числе активированных висмутом или редкоземельными элементами (РЗЭ) для создания лазерных сред.
В секции "Оптическая керамика" были представлены сообщения по созданию поликристаллических материалов на основе халькогенидов цинка, оптической и лазерной керамики на основе оксидов алюминия, магния и РЗЭ. Поликристаллический селенид цинка, получаемый методом осаждения из газовой фазы, применяют в силовой и ИК-оптике для изготовления выходных окон, фокусирующих линз, делительных пластин, призм и полупрозрачных зеркал. Легированные ионами переходных металлов Cr2+ и Fe2+ халькогениды цинка – перспективные материалы для создания перестраиваемых лазеров среднего ИК-диапазона. Новые керамические оксидные материалы используются в качестве активных элементов твердотельных лазеров, люминофоров, изоляторов и вращателей Фарадея.
Доклады конференции продемонстрировали высокий уровень отечественных материаловедческих разработок. Это относится к стеклам с высокой химической и фазовой чистотой для волоконной оптики, оптической керамики, лазерной нанокерамики. Доложенные результаты по чистоте неоксидных стекол для волоконной оптики, стекол на основе тяжелых металлов являются лучшими среди опубликованных на сегодня данных.
В то же время на конференции было отмечено, что в последние десятилетия работы по высокочистым веществам и материалам проводятся в условиях низкого и неустойчивого спроса на них со стороны отечественных потребителей. Создание материалов на основе высокочистых веществ осуществляется не системно, преимущественно в рамках разработок новых приборов и изделий.
Работы по получению и исследованию высокочистых веществ и материалов способны стимулировать научный и технический подъем отечественных наукоемких отраслей производства. Разработки по ряду направлений химии и технологии высокочистых веществ и функциональных материалов на их основе могут вывести Россию на лидирующие позиции в области фотоники, волоконной оптики, вычислительной техники. Это оксидная и неоксидная керамика для лазеров среднего ИК-диапазона, радиационностойкие волоконные световоды, световоды для среднего ИК-диапазона с малыми оптическими потерями, моноизотопные материалы для квантовых компьютеров.
Проведенная конференция показала высокую востребованность результатов исследований в области химии высокочистых веществ в настоящий момент, когда для страны стало актуальным воссоздание наукоемких технологий и производство новых функциональных материалов. ■
XVI Конференция была посвящена 100-летию академика Григория Григорьевича Девятых (1918–2005) – основателя отечественной научной школы по химии высокочистых веществ. Г.Г.Девятых внес выдающийся вклад в теорию и практику глубокой очистки веществ, разработку высокочувствительных методов анализа, в получение веществ и материалов с рекордным уровнем чистоты и исследование их свойств.
Научная конференция по высокочистым веществам проводится по инициативе Г.Г.Девятых с 1960 года регулярно, раз в 3–4 года. Традиционные темы для обсуждения: новые результаты и актуальные проблемы в области получения, анализа, исследования свойств и применения высокочистых веществ и функциональных материалов на их основе.
Высокочистые вещества — это подвергнутые целенаправленной очистке индивидуальные вещества с наиболее низким суммарным содержанием примесей. Условным порогом отнесения вещества к высокочистым считается содержание суммы примесей 10–4 ат.%. Базовыми разделами химии высокочистых веществ являются: элементарные разделительные процессы; методы глубокой очистки; получение и анализ высокочистых веществ; состояние примесей в высокочистых веществах; установление и систематизация данных о свойствах высокочистых веществ, а также о механизмах и границах влияния на них примесей.
В период между XV и XVI конференциями усилия специалистов были направлены на повышение степени чистоты индивидуальных веществ и на расширение объектной базы химии высокочистых веществ. В этом году в программу вошли доклады, которые отражают актуальные подходы, приоритеты в объектах исследований, достигнутые результаты в получении элементов и их соединений с высокой химической и изотопной чистотой, летучих соединений металлов, оксидных, керамических и магнитных материалов, кварцевых световодов для фотоники и полупроводниковой техники.
В работе конференции приняли участие более 160 специалистов, среди них 45 – в Школе молодых ученых (до 33 лет). Они представляли двадцать шесть научно-исследовательских организаций Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Новосибирска, Красноярска, Владимира, Нижнего Новгорода, Перми, Саратова, Минска и др. Были представлены и обсуждены 142 доклада, из них 9 пленарных лекций, 82 устных сообщения, 58 стендовых презентаций.
С пленарными докладами выступили признанные российские ученые в области химии высокочистых веществ, химического и оптического материаловедения – академики РАН М.Ф.Чурбанов (ИХВВ РАН), Е.М.Дианов (НЦВО РАН), Ю.А.Карпов (ИОНХ РАН), член-корреспонденты РАН И.А.Буфетов (НЦВО РАН), Е.А.Гудилин (МГУ) и др. В центре внимания были следующие темы: состояние и направления фундаментальных и прикладных исследований, производство особо чистой продукции, актуальные и востребованные задачи в части получения, анализа и исследования свойств высокочистых веществ и материалов на их основе.
В секции "Получение высокочистых веществ" значительное число докладов было посвящено развитию методов очистки простых веществ и их соединений от лимитирующих примесей для нужд микроэлектроники и волоконной оптики. Степень чистоты значительной части индивидуальных веществ по суммарному содержанию примесей недостаточна для надежного установления их истинных свойств. Большинство используемых в материальном производстве веществ подвергается очистке только от отдельных или групп примесей. Из 82 стабильных элементов земной коры не более половины имеют содержание суммы примесей 10–4 ат.%, то есть на уровне величины, относящей вещество к категории высокочистых. Доклады конференции, посвященные глубокой очистке веществ, подтверждают актуальность этого направления исследований как пути получения новой информации о свойствах веществ.
Расширение объектной базы химии высокочистых субстанций происходит за счет получения моноизотопных веществ с высокой изотопной и химической чистотой. В этой области отечественные ученые имеют результаты, определяющие мировой уровень. Доктор химических наук А.Д.Буланов сообщил о развитии работ по получению и исследованию свойств моноизотопных разновидностей ряда элементов: кремния, германия, серы, селена, молибдена, железа. Созданная в ИХВВ РАН гидридная технология позволила получить моноизотопные монокристаллы кремния 28; 29; 30 и германия 76; 74; 73; 72 с химической и изотопной чистотой (4–6) N и (3–4) N соответственно. Ожидается, что изотопно-обогащенные высокочистые вещества будут востребованы в квантовой физике, спинтронике, ядерной медицине и других высокотехнологичных отраслях. Уже сейчас образцы моноизотопных веществ пользуются спросом у зарубежных фирм и специалистов. В рамках совместного международного проекта "Килограмм" произведено более 20 кг кремния-28 с изотопной чистотой 4,5–5 N для изготовления нового эталона массы. В научном центре Комиссариата по атомной и альтернативным видам энергии (Гренобль, Франция) с использованием российского моносилана 28SiH4 с высокой изотопной чистотой изготовлена кремниевая подложка диаметром 300 мм с эпитаксиальным слоем из 28Si как прообраз рабочего элемента для квантового компьютера.
Заметное место в обсуждаемой проблематике заняли вопросы анализа веществ и материалов различных химических классов. Методы анализа, разработанные в ОАО "ГИРЕДМЕТ", ИМЕТ РАН, ИХВВ РАН, ИНХ СО РАН,
в основном обеспечивают сертификацию высокочистых веществ и материалов для микроэлектроники, волоконной оптики и ИК-техники. Есть достижения в развитии методов анализа металлов, оптических материалов, летучих неорганических гидридов, совершенствуются способы определения наноразмерных включений и примесных неоднородностей в высокочистых оптических материалах. Академик Ю.А.Карпов в своем докладе отметил, что дальнейшее развитие химии высокочистых веществ требует решения возникающих новых фундаментальных проблем химического анализа, таких как: определение форм нахождения элементов-примесей, определение микрои нановключений, анализ поверхности; определение изотопного состава; создание на базе высокочистых веществ эталонов моля – основной физической величины количества вещества в метрологии; поиск новых сверхчувствительных методов анализов; применение методологии определения рекордно малых содержаний примесей в высокочистых веществах для целей фармации, медицины, экологии и др. Доктор химических наук А.И.Сапрыкин сделал сообщение о развитии работ по получению и анализу высокочистых веществ и функциональных материалов в Институте неорганической химии им. А.В.Николаева СО РАН. Он отметил, что в настоящий момент для характеризации примесного состава высокочистых веществ в аналитической лаборатории ИНХ СО РАН разрабатывается комплекс методов анализа, которые обеспечивают одновременное определение до 70 элементов-примесей с пределом обнаружения от n•10–5 до n•10–9%. Их развитие в сочетании с совершенствованием техники концентрирования микропримесей лежит в основе аналитического обеспечения технологий глубокой очистки веществ и получения новых функциональных материалов.
Другая обсуждавшаяся общая проблема – создание новых материалов на основе высокочистых веществ и улучшение функциональных свойств известных материалов. Базой для ведения этих разработок являются данные о свойствах полученных более чистых веществ, новые подходы к методологии синтеза соединений. Много докладов было посвящено материалам для фотоники – волоконным световодам на основе высокочистого кварцевого стекла, кристаллических материалов системы AgBr-AgI-TlBr-TlI, теллуритных, фторцирконатных и халькогенидных стекол, в том числе активированных висмутом или редкоземельными элементами (РЗЭ) для создания лазерных сред.
В секции "Оптическая керамика" были представлены сообщения по созданию поликристаллических материалов на основе халькогенидов цинка, оптической и лазерной керамики на основе оксидов алюминия, магния и РЗЭ. Поликристаллический селенид цинка, получаемый методом осаждения из газовой фазы, применяют в силовой и ИК-оптике для изготовления выходных окон, фокусирующих линз, делительных пластин, призм и полупрозрачных зеркал. Легированные ионами переходных металлов Cr2+ и Fe2+ халькогениды цинка – перспективные материалы для создания перестраиваемых лазеров среднего ИК-диапазона. Новые керамические оксидные материалы используются в качестве активных элементов твердотельных лазеров, люминофоров, изоляторов и вращателей Фарадея.
Доклады конференции продемонстрировали высокий уровень отечественных материаловедческих разработок. Это относится к стеклам с высокой химической и фазовой чистотой для волоконной оптики, оптической керамики, лазерной нанокерамики. Доложенные результаты по чистоте неоксидных стекол для волоконной оптики, стекол на основе тяжелых металлов являются лучшими среди опубликованных на сегодня данных.
В то же время на конференции было отмечено, что в последние десятилетия работы по высокочистым веществам и материалам проводятся в условиях низкого и неустойчивого спроса на них со стороны отечественных потребителей. Создание материалов на основе высокочистых веществ осуществляется не системно, преимущественно в рамках разработок новых приборов и изделий.
Работы по получению и исследованию высокочистых веществ и материалов способны стимулировать научный и технический подъем отечественных наукоемких отраслей производства. Разработки по ряду направлений химии и технологии высокочистых веществ и функциональных материалов на их основе могут вывести Россию на лидирующие позиции в области фотоники, волоконной оптики, вычислительной техники. Это оксидная и неоксидная керамика для лазеров среднего ИК-диапазона, радиационностойкие волоконные световоды, световоды для среднего ИК-диапазона с малыми оптическими потерями, моноизотопные материалы для квантовых компьютеров.
Проведенная конференция показала высокую востребованность результатов исследований в области химии высокочистых веществ в настоящий момент, когда для страны стало актуальным воссоздание наукоемких технологий и производство новых функциональных материалов. ■
Отзывы читателей
