Лаборатория сканирующей зондовой микроскопии и физики наноструктур

Лаборатория была создана в 1986 году. Для организации лаборатории на кафедру был приглашен д.ф.-м.н. В.И. Панов, который ранее работал на кафедре физики колебаний. До прихода на кафедру интересы научной группы В.И. Панова были связаны с разработкой прецизионных методов физических исследований и их применением для для решения задач квантовой радиофизики, гравитации и физики конденсированных сред. Среди наиболее известных работ, осуществленных за этот период, можно назвать следующие:

  • Проверка эквивалентности гравитационной и инертной масс (с точностью до 10-12 ) (совместно с В.Б. Брагинским) (1971 г.).
  • Открытие фундаментального предела потерь электромагнитных волн в совершенных диэлектрических кристаллах (совместно с В.Б. Брагинским, Х.С. Багдасаровым) (1979 — 1982 гг.).
  • Создание генераторов СВЧ с постоянной и перестраиваемой частотой, имеющих повышенную стабильность частоты и рекордно высокую монохроматичность (10-8).
  • Развитие теории естественных флуктуаций параметров в автоколебательных системах (1976 — 1980 гг.).
  • Разработка и создание методов измерения малых вариаций веса, массы (10-12), градиентов гравитационного поля (10-12 c-2) и определение верхней границы эффекта релятивистского увеличения веса нагретого тела.
  • Количественная проверка гипотез о наличии сил с дальнодействующим потенциалом типа Юкавы (1977-1981 гг.).
  • Разработка методов измерения малых механических смещений (10-17), коэффициентов теплового расширения твердых тел (10-13 K-1) и криогенных жидкостей (10-13 K-1) (1977-1981 гг.).
  • Проверка феноменологических теорий сверхтекучести 4He в окрестности -перехода. Регистрация размерных и стрикционных эффектов в свертекучем 4He (1982-1990 гг.).

С момента организации лаборатории в 1986 году основные интересы ее сотрудников были направлены на разработку приборов сканирующей зондовой микроскопии, а также их применению для исследования свойств поверхности и поверхностных наноструктур.

За период существования лаборатории ее сотрудниками были разработаны и созданы различные типы сканирующих зондовых микроскопов (туннельных, силовых и др.), и с их помощью проведены многочисленные исследования. Ключевым среди них можно считать наблюдение диффузии единичных атомов на поверхности, обнаружение изменения электронного спектра в туннельных контактах нанометровых размеров, вызываемого наличием связанных локализованных состояний и приводящего к резонансным туннельным эффектам. Создание методов переноса и осаждения на поверхность единичных молекул. Выявление новой фазы углеродных молекул с минимальными размерами — тубеленов. Обнаружение эффектов размерного квантования в поверхностных наноструктурах и резонансного туннелирования на одиночных примесях, атомах и атомных дефектах. Предложение метода спектроскопии межатомных взаимодействий в атомно-силовой микроскопии и др.

В области теории создана самосогласованная модель туннельных процессов в низкоразмерных наноструктурах и туннельных контактах нанометровых размеров, учитывающая конечное время релаксации неравновесных носителей. Теория позволила объяснить многие экспериментальные результаты в туннельной микроскопии и дала возможность предсказать эффекты, в туннельных полупроводниковых и сверхпроводящих наноструктурах.

В настоящее время совершенствуются методики сканирующей зондовой микроскопии, необходимые для исследования в сверхвысоком вакууме, при низких температурах, в сверхсильных магнитных полях и при оптическом возбуждении наноструктур. Продолжаются исследования, направленные на изучение возможности создания элементной базы наноэлектроных устройств с помощью сканирующей зондовой микроскопии.