СМИ о нас

Элементы ускорителей частиц (коллайдеров) и приборы на космических станциях работают в условиях сильного радиационного фона, который со временем их разрушает, или, как говорят специалисты, старит. Чтобы проверить, какие изменения они претерпевают под его воздействием и сколько проработают в таких условиях, проводятся тесты на радиационное старение. В 2025 г. в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) для проведения подобных исследований создан стенд на базе установки VITA – ускорительного источника нейтронов для развития бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ). В 2022 г. на нем было успешно исследовано оборудование детектора CMS, работающего на Большом адронном коллайдере (LHC, CERN), и материалов первой стенки ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor). В 2026 г. ИЯФ СО РАН совместно с Физическим институтом им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) запланировали совместное развитие инфраструктуры и методической базы исследований радиационного старения кремниевых фотоумножителей. Последние являются чувствительными элементами для регистрации фотонов и широко используются в системах современных детекторах для физики элементарных частиц (ФЭЧ). Договор находится на стадии подписания.

Ключевые установки в ФЭЧ, которые дают основной массив экспериментальных данных для этого раздела физики – коллайдеры. В них по круговой орбите движутся и сталкиваются пучки встречных частиц, ускоренные до релятивистских скоростей. Во время соударения происходит аннигиляция, то есть высвобождение энергии с последующей трансформацией исходных частиц в другие. Так физики получают информацию об устройстве микромира. В области столкновения находятся детекторы, фиксирующие все происходящие процессы с образованием новых частиц, здесь же неизбежно возникает сильный радиационный фон. Естественно, что коллайдеры оборудованы биологической защитой для безопасной работы персонала, а вот элементы детекторных систем постоянно подвергаются воздействию радиации от потока нейтронов.

Установка VITA – ускорительный источник нейтронов для развития бор-нейтронозахватной терапии (БНЗТ). Фото Т. Морозовой. 

Основной вклад в радиационную нагрузку на работающих коллайдерах дают быстрые нейтроны с энергиями порядка 10-20 МэВ. Если тепловые нейтроны в основном захватываются атомными ядрами вещества, то быстрые нейтроны фактически разрушают их. Одним из примеров такого разрушающего воздействия является изменение характеристик ключевых чувствительных приборов, широко использующихся в системах детекторов (системы идентификации частиц, калориметры и т.д.) – твердотельных фотоумножителей на основе кремния, или SiPM (Silicon PhotoMultiplier), которые способны регистрировать отдельные фотоны. SiPM при поглощении фотонов, с некоторой достаточно высокой вероятностью, формирует токовый импульс, который затем регистрируется специальной электроникой. Но под воздействием облучения потоком нейтронов SiPM со временем утрачивает свои свойства.

«У SiPM нет полной защиты против ионизирующей радиации, – прокомментировал старший научный сотрудник Отделения физики твердого тела ФИАН кандидат физико-математических наук Сергей Виноградов. – Частицы высоких энергий повреждают кристаллическую решетку кремния, создавая точечные или кластерные дефекты, становятся неразличимы импульсы от фотонов, ухудшается отношение сигнал/шум, и прибор в конце концов перестает обеспечивать требуемую функциональность, например, по энергетическому или временному разрешению. Других причин выхода из строя для SiPM практически нет».

По словам специалистов, пока что повысить радиационную стойкость кремниевых фотоумножителей невозможно, поэтому необходимо сохранять параметры повреждаемых радиацией устройств. Тесты по радиационному старению необходимы для оценки способности материалов сохранять свойства под воздействием ионизирующего излучения. В 2025 г. в ИЯФ СО РАН был разработан и реализован первый вариант стенда для проведения подобных экспериментов. Его создали на базе установки VITA – ускорительного источника нейтронов на основе ускорителя-тандема с вакуумной изоляцией и литиевой нейтроногенерирующей мишени для БНЗТ. Но история его создания началась немного раньше. В 2022 г. специалисты облучали потоком нейтронов оптоволокно, которое предполагают использовать для калибровки детектора CMS Большого адронного коллайдера, когда он начнет работать в новом режиме высокой светимости.

«Основная миссия установки VITA – это, конечно, развитие БНЗТ, но ее возможности позволяют развивать и другие направления, – прокомментировал заведующий сектором ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Сергей Таскаев. – Например, мы используем установку для фундаментальных исследований по измерению сечений различных ядерных реакций, а также для тестирования материалов перспективных для работы в экстремальных радиационных условиях, например, в термоядерных реакторах. В 2022 г. запрос от коллег из коллаборации CMS стал для нас вызовом, потому что мы не только должны были сгенерировать мощный поток быстрых нейтронов, но и поддерживать его работу ежедневно в течение месяца. Благодаря смене водородного пучка на дейтериевый мы научились создавать реально много нейтронов. После успешных испытаний для ЦЕРН на том же прототипе стенда мы облучали пластины карбида бора для ИТЭР».

По результатам успешно проведенного эксперимента в 2022 г. стало ясно, что в ИЯФ СО РАН можно проводить подобного рода исследования мирового уровня. В 2023 г. после прекращения сотрудничества с коллаборацией CMS было принято решение попробовать реализовать стенд для исследования радиационного старения SiPM с использованием полученного опыта работы на VITA. Физики сфокусировались именно на SiPM, потому что это базовый чувствительный элемент детекторов любой ускорительной машины. В 2024 г. был изготовлен первый прототип стенда и проверена его работоспособность под воздействием быстрых нейтронов. Дальнейшим развитием этой методики стало создание первого варианта стенда в 2025 г.

«Очень важно понимать, что за фотоумножитель перед вами, какая степень применимости у этого прибора в условиях высокой радиационной нагрузки, – добавил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Виктор Бобровников. – Да, все началось с CMS, но радиационные тесты твердотельных фотоумножителей актуальны и для нас самих, так как в ИЯФ СО РАН планируется реализация проекта электрон-позитронного коллайдера ВЭПП-6. И, конечно, для других российских заказчиков. За 2025 г. мы создали рабочую версию стенда, в которой реализовали ряд методик, отработанных на прототипе. После этого провели ряд радиационных тестов с несколькими японскими SiPM: исследовали зависимость шума, поведение напряжения пробоя и фоточувствительность от радиационной дозы. Таким образом мы отработали методику измерений и показали, что стенд является достаточно эффективным для исследования радиационного старения SiPM. В 2026 г. мы договорились с коллегами из ФИАН, что будем вместе развивать методику проведения радиационных тестов и исследовать твердотельные фотоумножители, работающие в экстремальных радиационных условиях. На данный момент договор находится на стадии подписания».

В России тематикой твердотельных фотоумножителей занимаются в том числе в лаборатории оптоэлектроники ФИАН. Здесь специалисты проводят экспериментальные исследования SiPM, разрабатывают методики их измерений и вероятностные моделей процессов детектирования в таких устройствах. 

«Разработки новых конструкций – самая увлекательная и самая сложная часть работ по SiPM. К сожалению, возможности их проведения определяются доступностью кремниевых производств, и возникают они очень редко, – добавил Сергей Виноградов. – Мы занимаемся почти всеми направлениями тематики SiPM. Стенд радиационных исследований ИЯФ СО РАН позволит нам продвинуться на этом пути. Разработка методик и корректные измерения основных параметров SiPM при радиационных повреждениях имеют самостоятельную ценность для прогноза функционирования SiPM в условиях радиации, что важно практически для всех применений SiPM в коллайдерах и подобных экспериментах, а также для исследований в космосе, мониторинга радиационных загрязнений окружающей среды и др. Стенд ИЯФ СО РАН – это уникальная установка, которая позволяет вести непрерывный мониторинг состояния и параметров SiPM непосредственно в ходе облучения образцов нейтронами установки БЗНТ. Такой возможности, насколько я знаю, больше нет нигде в мире. В целом, я считаю очень интересным и перспективным сотрудничество с ИЯФ СО РАН по развитию инфраструктуры и методической базы таких исследований, а еще надеюсь, что это когда-нибудь приведет к разработке радиационно-стойких твердотельных фотоумножителей».

На фото общий вид оборудования, установленного в концентраторе (без верхних листов свинца). Сверху мишенный узел, в котором происходит генерация быстрых нейтронов. Фото предоставлено В. Бобровниковым. 

https://www.inp.nsk.su/novostipresse/35394-rossijskie-fiziki-sozdali-stend-dlya-issledovaniya-radiatsionnogo-stareniya-klyuchevykh-elementov-sistem-detektorov-rabotayushchikh-na-kollajderakh

Космонавты Сергей Кудь-Сверчков и Сергей Микаев выйдут в открытый космос 27 мая для установки нового научного оборудования и возвращения результатов экспериментов с борта МКС. Об этом сообщает Роскосмос.

Изображение: Роскосмос

Работы пройдут вне станции: Кудь-Сверчков будет в скафандре «Орлан-МКС» №7, Микаев — в «Орлане-МКС» №6, а внутри МКС за управлением роборукой ERA будет дежурить Андрей Федяев.

Одна из главных задач выхода — монтаж аппаратуры «Солнце-Терагерц» на модуле «Звезда». Это радиотелескоп массой около 50 кг, который будет направлен на Солнце для изучения природы солнечных вспышек и повышения точности их прогнозирования.

Изображение: Роскосмос

Второй блок работ связан с экспериментом «Экран-М». С помощью роборуки ERA один из космонавтов будет доставлен к модулю «Наука», где он снимет кассету с подложками. На них в условиях открытого космоса выращивался слой полупроводника арсенида галлия — материала, который может быть полезен для электроники будущего.

Еще одна задача — возвращение контейнера эксперимента «Биориск» с модуля «Поиск». Он провел в открытом космосе почти 5 лет. Ученые хотят изучить, как бактерии, семена и цисты ракообразных выдержали воздействие вакуума и радиации.

https://www.ixbt.com/news/2026/05/12/rossijskie-kosmonavty-vynesut-v-otkrytyj-kosmos-solnceteragerc-i-zaberut-unikalnye-obrazcy-bolshoj-vyhod-za-bort-mks.html

Исследователи из России разработали подход, позволяющий «фотографировать» звук и использовать получаемые подобным образом данные для оценки качества изготовления сверхвысокочастотных акустических фильтров, необходимых для работы систем 6G-связи.

Источник: Unsplash

https://science.mail.ru/news/48856-v-rf-uskorili-razrabotku-akusticheskih-filtrov-dlya-sistem-6g-svyazi/

Приветствую! Этот выпуск выходит после большого перерыва, так что тем, о которых можно было бы рассказать, накопилось многовато. Но чтобы остаться в привычном объеме, я решил сосредоточиться на новостях отечественной науки и техники. В конце концов, если негативный сценарий развития ограничений доступа к всемирной сети оправдается, надо быть готовым рассказывать о том, что не запрещено. Вот сайты «Ростеха», «Росатома», МФТИ, НИУ ВШЭ, Физического института РАН, Центрального университета — они отечественные и должны при любом раскладе оставаться доступными. Но чтобы не было совсем уж скучно, добавим к обсуждению уход Apple от разработки умных гарнитур, а также очередное умное устройство, добавляющее приставку «смарт» к аксессуару, который используется тысячелетиями.

«Неубиваемые» аккумуляторы от «Ростеха»

Холдинг «РТ-Проектные технологии» госкорпорации «Ростех» сообщает о создании источников питания, способных работать в экстремальных условиях: при температурах от минус 50 до плюс 50 градусов, сильной вибрации и даже при сквозном повреждении корпуса. Технология, изначально предполагающая военных заказчиков, вполне может найти применение и в гражданской промышленности, тем более что ряд ее ключевых особенностей крайне интересен с точки зрения безопасности аккумуляторов, которой стали уделять повышенное внимание. Принципиальный момент — отказ от жидкого электролита, чего ранее в серийных отечественных аккумуляторах не было. Вместо него используется стекловолоконная структура, которая впитывает электролит подобно губке. Благодаря этому источник питания не теряет работоспособность даже при пробитии корпуса пулей или осколком: вещество не вытекает, а батарея продолжает выполнять свою функцию. Ранее источники питания с такой технологией в военных целях в России не выпускались. Изделия могут монтироваться в любом положении — вертикально, горизонтально, под наклоном — и выдерживают сильную тряску, характерную для гусеничных платформ на пересечённой местности. Расчётный ресурс батарей измеряется десятилетием. Производственные мощности позволяют выпускать до двух миллионов таких изделий ежегодно полностью на отечественной компонентной базе. Продукция уже применяется на объектах морской инфраструктуры и сертифицирована Российским морским регистром судоходства.

Новый способ получения кобальтата лития от «Росатома»

Другая новость про развитие российских аккумуляторных технологий пришла от «Росатома». В научно-техническом центре АО «Росатом Химия» разработали новую технологию получения кобальтата лития (LiCoO2, LCO) — важного материала для производства высокомощных аккумуляторов. Это вещество используется в катодах коммерческих аккумуляторов промышленного уровня. Его преимущества — высокая объемная и удельная плотность энергии, хорошая ионная проводимость и стабильность при циклировании (многократном повторении процессов зарядки и разрядки). Специалисты «Росатома» смогли создать высоковольтный кобальтат лития с измененной формой кристаллов и скорректированным химическим составом, что позволяет повысить напряжение заряда аккумулятора и, соответственно, увеличить энергоемкость элементов питания. По оценкам разработчиков последнее возможно на величину более 15%. При этом модифицированный катодный материал сохраняет ключевые преимущества классического кобальтата лития: стабильность при длительном циклировании, мощность, большую насыпную плотность и высокие значения коэффициентов диффузии лития. Применить новинку можно будет в высокомощных аккумуляторах, требующихся как в хайтеке вроде аэрокосмической промышленности, так и в пользовательских устройствах, таких как электроинструменты. В настоящее время опытные образцы модифицированного кобальтата лития проходят квалификацию у потенциальных клиентов в составе опытных аккумуляторных ячеек.

Российский акустический фильтр для 6G

От источников питания — к проработке 6G. Да, несмотря на проблемы с внедрением сетей 5G, российские ученые активно работают над тем, чтобы наша страна не оказалась в списке замыкающих при внедрении мобильных сетей следующего поколения. В целом, для мирового рынка история не самая редкая — прыжки через поколение мобильной связи уже случались, главное — к ним заблаговременно подготовиться. Например, разработав новую технологию оценки качества скрепления подложки с пленкой, что критически важно при работе с устройствами, содержащими сверхвысокочастотные акустические фильтры. Такие используются в антеннах мобильной связи: смартфоны превращают электромагнитный сигнал в ультразвук и обратно, отсеивая помехи. В принципе, много где еще используются пленки на подложке, но именно в антеннах 5G и 6G качество сцепления становится критически важным. При частотах в несколько ГГц или даже десятки ГГц (в случае 6G) поведение ультразвука на границе материалов предсказать сложно, а микроскопическое проскальзывание пленки ведет к тому, что пленка не пропускает сигнал. При этом существующие методы диагностики не позволяют узнать о качестве работы фильтра до сборки устройства. Ученые ФИАН и НИУ ВШЭ предложили свой метод, который позволяет «фотографировать» движение волн через такие структуры и проверять качество контакта еще до сборки устройства. Идея в том, чтобы после скрепления материалов их облучить двумя лазерными импульсами: первый нагревает поверхность пленки, порождая в ней поверхностную акустическую волну, а второй — отслеживает ее движение по материалу благодаря тому, что характер отражения этого луча меняется в зависимости от того, приподнялся участок поверхности или опустился под действием проходящей волны. Анализ результатов этих замеров позволяет составить «фотографию» движения волны, оценить сцепление пленки и подложки, а также с максимальной точностью рассчитать вертикальную и поперечную жесткость связи. Это позволит инженерам заранее отбраковывать неудачные материалы и отрабатывать технологические процессы для создания сверхвысокочастотных фильтров, а также разрабатывать различные устройства, управляющие движением звука.

Удвоение точности айтрекеров

Многие ожидают будущего, где не будет никаких сенсорных экранов, а все устройства будут управляться одним только взглядом. Пока наука и техника только в начале пути, в котором подобный интерфейс станет повседневной реальностью, но в целом айтрекеры активно разрабатываются, в том числе и в России. В конце апреля ученые из «Центрального университета» и «Сколтеха» представили новый алгоритм, который удваивает точность айтрекеров (устройств для отслеживания взгляда) в сложных условиях, например, при ношении очков или ярком освещении. Метод был отмечен наградой Best Paper Award на конференции IEEE REEPE как открывающий путь к массовому внедрению технологии в медицине, киберспорте и IT. Айтрекеры с инфракрасной подсветкой часто ошибаются в нестандартных условиях: очки, блики или движения головы мешают точно определить положение зрачка. Новая российская разработка решает эту проблему с помощью двухэтапного алгоритма. Сначала делаются два кадра с разной ИК-подсветкой (со светлым и темным зрачком), а их разница позволяет легко выделить зрачок даже при ярком верхнем освещении. Затем используется метод кластеризации K-средних, который группирует пиксели на «зрачок», «блики» и «фон», после чего вычисляются координаты взгляда с помощью калибровки.

Результаты тестирования на расстоянии 50–60 см от камеры показали, что алгоритм значительно быстрее и точнее аналогов в трех сценариях: без очков и со светом, в очках и со светом, без очков и без света. Точность обнаружения зрачка в очках выросла на 64%, при ярком освещении — на 27%, а итоговая ошибка составила около 16 пикселей на экране Full HD, что почти вдвое меньше, чем у предыдущих методов.

100х ускорение ИИ-навигации

Думаю, что многие видели «смешные» видео с ошибками в навигации роботов. И полагаю, что столь же очевидно, что их разработчикам подобные ошибки в навигации совсем не кажутся смешными. И чтобы их стало меньше, ученые из МФТИ, Уфимского университета науки и технологий и лаборатории когнитивных систем ИИ разработали метод, который до 100 раз ускоряет навигацию роботов. В основе лежит переосмысление классического подхода — графов видимости, представляющих пространство как вершины препятствий и соединяющие их ребра, по которым прокладывается оптимальный путь. Обычно построение таких схем крайне ресурсоемко, так как алгоритм попарно проверяет пересечения тысяч потенциальных ребер, что создает вложенные циклы и значительные вычислительные затраты. Авторы решили проблему с помощью полной векторизации — перехода к обработке массивов данных одной операцией. Дополнительно был создан алгоритм, уменьшающий число углов в многоугольниках препятствий, что снижает объем вычислений без потери точности маршрута.

На маленьких картах метод строит граф видимости до 100 раз быстрее, чем популярный алгоритм Theta*, а на крупных, с большим количеством препятствий, дает примерно пятикратный выигрыш. При изменении обстановки пересчет маршрута занимает менее 0,04 секунды, позволяя роботам реагировать на новые факторы почти мгновенно. Подход уже протестирован на реальных картах размером 512×2048 пикселей с 280 препятствиями. В перспективе разработка может применяться в складской логистике, поисково-спасательных операциях, управлении роями дронов и при создании роботов для изучения других планет.

Переводчик для «тупых»

И последняя российская разработка, о которой хотелось бы упомянуть, — это «переводчик для тупых», предложенный «Яндексом». В политкорректной форме это называется «функцией перевода веб-страниц на ясный язык» для «пользователей, которым трудно читать и воспринимать сложные тексты». Ни в коем случае не хочу сказать, что люди с ментальными особенностями, глухие, пожилые и слабослышащие в чем-то виноваты, не являются полноценными гражданами страны и их интересы не нужно учитывать. Но не приходится сомневаться в том, что «Яндекс браузер», который будет делать выжимку из сложного текста, переводя его на «ясный язык», начнут активно использовать и те, кому просто недостает желания разобраться в написанном «слишком сложно». Вкратце, о чем речь. Инженерами «Яндекса» совместно со специалистами по ясному языку из благотворительного фонда «Синдром любви» и Центра эффективных коммуникаций и партнёрства «Ясный Мир» был разработан алгоритм, анализирующий содержимое страницы и перерабатывающий его по правилам ясного языка. Он заменяет сложные предложения на короткие, убирает трудные для понимания формулировки и добавляет пояснения к терминам. Например, в тексте об авиации слово «шасси» будет сопровождаться определением. Структура материала — заголовки, разделы и навигация — при этом сохраняется. Функция уже доступна в настройках «Яндекс браузера» в разделе «Специальные возможности». После активации на сайтах с русскоязычным контентом в правом верхнем углу появляется кнопка «Ясный язык». Пользователь может применить адаптацию к конкретной странице или настроить автоматическую обработку для всех открытых вкладок. Мир «Идиократии» может оказаться ближе, чем мы думаем.

Умные гарнитуры Apple всё

Еще один момент, на котором стоит остановиться, хотя он не совсем про новые технологии. Гарнитуры дополненной и виртуальной реальности новинкой никак не назовешь, но и большого распространения они не получили. А компания Apple, по слухам, может вообще от них отказаться. Как сообщает издание MacRumors, модель Vision Pro развивать не будут. Решение было принято после того, как обновлённая версия устройства с процессором M5 не смогла вызвать достаточный интерес покупателей. В октябре 2025 года Apple выпустила ревизию Vision Pro, оснастив её более быстрым чипом M5 и улучшенным ремешком Dual Knit Band для перераспределения веса. Частота обновления выросла до 120 Гц, на 10 процентов увеличилось количество обрабатываемых пикселей, время автономной работы прибавило около 30 минут. Других аппаратных изменений не последовало, а цена сохранилась на уровне 3499 долларов (более 262 000 рублей). При этом отзывы по удобству использования остались такими же негативными. Ранее появлялась информация о планах Apple выпустить более лёгкую и доступную версию под названием Vision Air, однако этот проект был остановлен в прошлом году. Источники издания допускают, что в будущем линейка может быть возрождена, если компании удастся создать значительно более дешёвую и удобную VR-гарнитуру, однако на данный момент разработка новых моделей Vision Pro не ведётся. Само устройство при этом остаётся в продаже. Вместо дальнейших экспериментов с виртуальной реальностью Apple направила усилия на создание умных очков, которые в перспективе получат функции дополненной реальности. Технологии, разработанные для Vision Pro, по данным источников, оказались слишком энергоёмкими для использования в более компактном и лёгком устройстве. И вот, собственно, главный вопрос этой истории. Компания Apple просто не смогла в силу внутренних проблем создать удобную, доступную и полезную гарнитуру или же это объективное состояние нынешнего уровня развития технологий? Мне кажется, что как раз второе — слишком узкоспециальными выходят пока все гарнитуры, а их использование в повседневности довольно специфично, если говорить об удобстве. Цена является следствием комбинации всех составляющих, а с учетом случившегося кризиса нет никаких предпосылок к тому, чтобы гарнитуры виртуальной реальности стали дешевле.

Смарт-серьги

Продолжаем расширять список умных гаджетов. И сегодня в него добавляются украшения, известные человечеству как минимум последние семь тысяч лет. Компания Lumia представила устройство Lumia 2 — фитнес-трекер, выполненный в форме сережек весом менее одного грамма. Основная задача гаджета заключается в мониторинге кровотока в области головы, что позволяет оценивать уровень энергии и концентрации пользователя. Технология была разработана в сотрудничестве со специалистами из Университета Джонса Хопкинса, Университетов Дьюка и Гарварда. В отличие от привычных браслетов на запястье, датчики в этой модели располагаются ближе к жизненно важным центрам, что, по заявлению разработчиков, повышает точность собираемых данных. Корпус новинки изготавливается из золота, серебра, платины или титана. Основным рабочим элементом является деталь Lumia Core, которая выполняет роль застежки и содержит сенсор PreciseLight, процессор и аккумулятор. Помимо отслеживания кровообращения, устройство анализирует качество сна, температурные показатели организма и биоритмы. Система формирует балльную оценку, помогая понять, как привычки, осанка или уровень потребления воды влияют на общее самочувствие в течение дня. Аккумулятор устройства обеспечивает работу новинки до одной недели. Разработчик уточняет, что хотя модель предоставляет данные о состоянии здоровья, она не является медицинским прибором и не предназначена для постановки диагнозов. Серьги поставляются парами, при этом измерительный модуль располагается только на левом ухе.

https://mobile-review.com/all/articles/friday-future/pyatnicza-budushhego-176/

В России научились «фотографировать» звук

Ученые НИУ ВШЭ и ФИАН разработали метод тестирования материалов для сетей 5G/6G – без создания прототипов

Как это работает:

Лазерный импульс нагревает материал и создаёт акустическую волну (как круги на воде, только по твёрдому телу)

Второй импульс «фотографирует» волну – фиксирует микроскопические колебания

По данным строится карта смещений: она показывает, насколько крепко тонкая плёнка сцеплена с подложкой

Современные устройства связи используют фильтры, преобразующие электромагнитный сигнал в акустический и обратно, что позволяет эффективно отсекать помехи. Однако на частотах в несколько десятков гигагерц, где работают 5G и будущие 6G-системы, поведение ультразвука на границе материалов становится трудно предсказуемым. Даже небольшое «проскальзывание» пленки из-за слабого сцепления может привести к потере сигнала и отказу устройства

Данный метод позволит избежать дорогостоящих ошибок при разработке и тестировании материалов еще до создания прототипов

https://vk.com/wall-48265019_291844

Ученые НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН разработали метод, который позволяет быстро оценить, насколько прочно пленка сцеплена с подложкой. Это важно для создания сверхвысокочастотных акустических фильтров — ключевых элементов связи нового поколения 5G и 6G. Возможность измерить поперечную жесткость сцепления между пленкой из двумерного материала и подложкой таким способом получена впервые. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters. Об этом CNews сообщил представитель ВШЭ.

Чтобы передать данные на высокой скорости, современные смартфоны используют фильтры, которые превращают электромагнитный сигнал в ультразвук и обратно. Это помогает отсеивать помехи. По мере повышения частот связи предлагаются новые типы таких фильтров, например, на основе акустоэлектрических эффектов. Практически любые приборы современной электроники представляют собой элементы из пленок на подложке. Проблема в том, что на высоких частотах в несколько гигагерц или десятков гигагерц поведение ультразвука на границе этих материалов предсказать почти невозможно. Именно в этом диапазоне работает связь 5G и будущего 6G.

На более низких частотах можно считать, что для распространения звука контакт пленки с подложкой идеален, но с повышением частоты микроскопическое проскальзывание пленки из-за недостаточной поперечной жесткости контакта приводит к тому, что фильтр не пропускает сигнал, а разработчики чипов смогут узнать об этом только после многомиллионных затрат.

Ученые ФИАН совместно с ведущим научным сотрудником Международной лаборатории физики конденсированного состояния, профессором факультета физики НИУ ВШЭ Александром Кунцевичем предложили способ проверить качество контакта еще до сборки прибора. Вместо создания дорогих прототипов они предлагают использовать тестирование материалов с помощью коротких лазерных импульсов.

Ученые работали с образцом из кварцевого стекла, на которое перенесли чешуйку нитрида бора толщиной 600 нанометров. Они сфокусировали на его поверхности инфракрасный лазерный импульс. Лазер нагрел крошечную область, и по материалу побежала поверхностная акустическая волна.

«Когда в воду бросают камешки, по ее поверхности расходятся волны в виде концентрических окружностей. Это поверхностные волны. Примерно такие же волны могут бегать по поверхности твердых тел, они называются поверхностными акустическими рэлеевскими волнами», – сказал Александр Кунцевич, ведущий научный сотрудник Международной лаборатории физики конденсированного состояния, профессор факультета физики НИУ ВШЭ.

Такие волны сложно увидеть глазом, так как скорость их распространения большая, а амплитуда обычно очень маленькая. Тем не менее эти волны несут много важной физической информации о материале, по которому они распространяются. Например, по изменению скорости волны и ее формы можно судить об упругих свойствах материала и о том, насколько жестко тонкая пленка сцеплена с подложкой, что и нужно было узнать ученым.

«При помощи второго луча мы сделали моментальный снимок волны. Первый импульс, как удар по поверхности, возбудил звук. Второй импульс мы направили на ту же поверхность спустя доли наносекунды после первого. Этот луч просканировал поверхность с шагом 0,5 микрометра. Отражение этого луча менялось в зависимости от того, приподнялся участок поверхности или опустился под действием проходящей волны. Собрав эти данные воедино, мы восстановили точную карту вертикальных смещений – по сути, получили замороженный портрет бегущей волны», – сказал Александр Кунцевич.

При этом сама структура осталась неповрежденной: метод не разрушил ни пленку, ни подложку. Полученное изображение ученые проанализировали при помощи математической модели, которая позволила определить зависимость скорости звука от длины волны. По тому, как скорость меняется с частотой, можно определить, как сцеплены пленка и подложка. По степени искажения волны авторы рассчитали два параметра жесткости связи: вертикальную (на отрыв) и поперечную (на сдвиг). Оказалось, что наиболее существенной является та, которая отвечает за скольжение пленки вбок и которую раньше измерить не удавалось.

Умея определять параметры межслоевой жесткости, инженеры смогут заранее отбраковывать неудачные материалы и отрабатывать технологические процессы для создания сверхвысокочастотных фильтров. Разработанный метод также пригодится для разработки акустических метаматериалов — искусственных структур, которые позволяют управлять звуком заданным образом.

«Создать прибор и убедиться, что он не работает из-за плохого акустического согласования, — неприятно и крайне затратно. Гораздо лучше тестировать заранее взаимодействие различных пар материалов, а потом уже пытаться создать из них прибор. Наша методика быстрая, полностью оптическая и неразрушающая. Она позволяет проверить контакт материалов до того, как из них сделали устройство, и подобрать оптимальную пару для работы на гигагерцовых частотах», –отметил Александр Кунцевич.

https://www.cnews.ru/news/line/2026-05-06_fiziki_vshe_i_fian_nauchilis

Новый метод позволяет оценивать прочность контакта пленки и подложки без разрушения

Источник изображения: iStock

Ученые НИУ ВШЭ совместно с коллегами из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН разработали метод, который позволяет быстро оценить, насколько прочно пленка сцеплена с подложкой. Это важно для создания сверхвысокочастотных акустических фильтров — ключевых элементов связи нового поколения 5G и 6G. Возможность измерить поперечную жесткость сцепления между пленкой из двумерного материала и подложкой таким способом получена впервые. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Physics Letters.

Чтобы передать данные на высокой скорости, современные смартфоны используют фильтры, которые превращают электромагнитный сигнал в ультразвук и обратно. Это помогает отсеивать помехи. По мере повышения частот связи предлагаются новые типы таких фильтров, например на основе акустоэлектрических эффектов. Практически любые приборы современной электроники представляют собой элементы из пленок на подложке. Проблема в том, что на высоких частотах в несколько гигагерц или десятков гигагерц поведение ультразвука на границе этих материалов предсказать почти невозможно. Именно в этом диапазоне работает связь 5G и будущего 6G. 

На более низких частотах можно считать, что для распространения звука контакт пленки с подложкой идеален, но с повышением частоты микроскопическое проскальзывание пленки из-за недостаточной поперечной жесткости контакта  приводит к тому, что фильтр не пропускает сигнал, а разработчики чипов смогут узнать об этом только после многомиллионных затрат.

Ученые ФИАН совместно с ведущим научным сотрудником Международной лаборатории физики конденсированного состояния, профессором факультета физики НИУ ВШЭ Александром Кунцевичем предложили способ проверить качество контакта еще до сборки прибора. Вместо создания дорогих прототипов они предлагают использовать тестирование материалов с помощью коротких лазерных импульсов.

Ученые работали с образцом из кварцевого стекла, на которое перенесли чешуйку нитрида бора толщиной 600 нанометров. Они сфокусировали на его поверхности инфракрасный лазерный импульс. Лазер нагрел крошечную область, и по материалу побежала поверхностная акустическая волна.

«Когда в воду бросают камешки, по ее поверхности расходятся волны в виде концентрических окружностей. Это поверхностные волны. Примерно такие же волны могут бегать по поверхности твердых тел, они называются поверхностными акустическими рэлеевскими волнами», — пояснил Александр Кунцевич.

Такие волны сложно увидеть глазом, так как скорость их распространения большая, а амплитуда обычно очень маленькая. Тем не менее эти волны несут много важной физической информации о материале, по которому они распространяются. Например, по изменению скорости волны и ее формы можно судить об упругих свойствах материала и о том, насколько жестко тонкая пленка сцеплена с подложкой, что и нужно было узнать ученым.

«При помощи второго луча мы сделали моментальный снимок волны. Первый импульс, как удар по поверхности, возбудил звук. Второй импульс мы направили на ту же поверхность спустя доли наносекунды после первого. Этот луч просканировал поверхность с шагом 0,5 микрометра. Отражение этого луча менялось в зависимости от того, приподнялся участок поверхности или опустился под действием проходящей волны. Собрав эти данные воедино, мы восстановили точную карту вертикальных смещений — по сути, получили замороженный портрет бегущей волны», — рассказал ученый.

При этом сама структура осталась неповрежденной: метод не разрушил ни пленку, ни подложку. Полученное изображение ученые проанализировали при помощи математической модели, которая позволила определить зависимость скорости звука от длины волны. По тому, как скорость меняется с частотой, можно определить, как сцеплены пленка и подложка. По степени искажения волны авторы рассчитали два параметра жесткости связи: вертикальную (на отрыв) и поперечную (на сдвиг). Оказалось, что наиболее существенной является та, которая отвечает за скольжение пленки вбок и которую раньше измерить не удавалось.

Умея определять параметры межслоевой жесткости, инженеры смогут заранее отбраковывать неудачные материалы и отрабатывать технологические процессы для создания сверхвысокочастотных фильтров. Разработанный метод также пригодится для разработки акустических метаматериалов — искусственных структур, которые позволяют управлять звуком заданным образом.

«Создать прибор и убедиться, что он не работает из-за плохого акустического согласования, — неприятно и крайне затратно. Гораздо лучше тестировать заранее взаимодействие различных пар материалов, а потом уже пытаться создать из них прибор. Наша методика быстрая, полностью оптическая и неразрушающая. Она позволяет проверить контакт материалов до того, как из них сделали устройство, и подобрать оптимальную пару для работы на гигагерцовых частотах», — подытожил Александр Кунцевич.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.

https://companies.rbc.ru/news/0ft6EToe2B/fiziki-vshe-i-fian-nauchilis-fotografirovat-zvuk/

Исследователи НИУ ВШЭ разработали способ визуализировать движение ультразвука через материалы с помощью двух лазерных импульсов. Метод позволяет проверить, насколько хорошо скреплены плёнка и подложка будущего акустического фильтра для систем 6G, ещё до сборки устройства. Это сэкономит время и деньги, так как отсеет неудачные комбинации материалов на раннем этапе.

Фильтры для 6G преобразуют электромагнитный сигнал в ультразвук и обратно, очищая его от помех. Они состоят из тонкой плёнки на подложке. Если сцепление между ними недостаточно жёсткое, плёнка может проскальзывать на высоких частотах, и фильтр не будет работать. Об этом инженеры узнают только при испытаниях готового устройства, что дорого и долго.

Как описывает метод ТАСС, первый лазерный импульс нагревает поверхность плёнки и порождает в ней акустическую волну. Второй импульс отслеживает её движение по материалу, так как отражение луча меняется при поднятиях и опусканиях поверхности. Анализируя эти данные, получается «фотография» волны, по которой можно рассчитать вертикальную и поперечную жёсткость контакта. Это позволяет заранее выбрать оптимальную пару материалов.

По словам профессора Александра Кунцевича, методика поможет отрабатывать технологические процессы и ускорит создание отечественной компонентной базы для связи нового поколения.

«Создать прибор и убедиться, что он не работает из-за плохого акустического согласования — неприятно и крайне затратно. Наша методика быстрая, полностью оптическая и неразрушающая. Она позволяет проверить контакт материалов до того, как из них сделали устройство, и подобрать оптимальную пару для работы на гигагерцовых частотах», — отметил Кунцевич.

https://www.ferra.ru/news/v-rossii/rossiiskie-fiziki-nauchilis-fotografirovat-zvuk-dlya-filtrov-6g-06-05-2026.htm

Фото: magnific.com

Исследователи из России создали подход, позволяющий «фотографировать» движение звуковых волн и оценивать качество изготовления сверхвысокочастотных акустических фильтров, необходимых для работы систем связи шестого поколения (6G).

Как сообщила пресс-служба НИУ ВШЭ, новая методика удешевит и ускорит разработку этих компонентов.

В существующих и перспективных системах связи используются фильтры, которые преобразуют электромагнитный сигнал в ультразвук и обратно, очищая его от помех. Такие фильтры представляют собой тонкие плёнки, особым образом нанесённые на подложку. Характер сцепления между плёнкой и подложкой определяет поведение ультразвука внутри конструкции. Если поперечная жёсткость контакта недостаточно высока, плёнка может начать проскальзывать на высоких частотах, и фильтр не будет пропускать сигнал. Об этом инженеры обычно узнают только на этапе испытаний уже готового устройства.

Разработанный российскими физиками подход позволяет проверять качество контакта материалов до сборки устройства. Как пояснил профессор НИУ ВШЭ Александр Кунцевич, создать прибор и убедиться, что он не работает из-за плохого акустического согласования, — крайне неприятно и затратно. Новая методика быстрая, полностью оптическая и неразрушающая. Она даёт возможность проверить контакт материалов до того, как из них сделали устройство, и подобрать оптимальную пару для работы на гигагерцовых частотах, сообщает ТАСС.

Метод работает следующим образом. Учёные скрепляют исследуемые материалы и облучают их двумя лазерными импульсами. Первый импульс нагревает поверхность плёнки и порождает в ней поверхностную акустическую волну. Второй импульс отслеживает движение этой волны по материалу: характер отражения луча меняется в зависимости от того, приподнялся участок поверхности или опустился под действием волны.

Анализ полученных данных позволяет составить «фотографию» движущейся волны, оценить сцепление плёнки и подложки, а также точно рассчитать вертикальную и поперечную жёсткость связи. Это даёт инженерам возможность заранее отбраковывать неудачные материалы и отрабатывать технологические процессы создания сверхвысокочастотных фильтров, а также разрабатывать различные устройства для управления движением звука, подытожили исследователи.

https://kubnews.ru/obshchestvo/2026/05/06/rossiyskie-fiziki-uskorili-razrabotku-akusticheskikh-filtrov-dlya-sistem-6g-svyazi/

Исследователи НИУ ВШЭ разработали способ визуализировать движение ультразвука через материалы с помощью двух лазерных импульсов. Метод позволяет проверить, насколько хорошо скреплены плёнка и подложка будущего акустического фильтра для систем 6G, ещё до сборки устройства. Это сэкономит время и деньги, так как отсеет неудачные комбинации материалов на раннем этапе.

Фильтры для 6G преобразуют электромагнитный сигнал в ультразвук и обратно, очищая его от помех. Они состоят из тонкой плёнки на подложке. Если сцепление между ними недостаточно жёсткое, плёнка может проскальзывать на высоких частотах, и фильтр не будет работать. Об этом инженеры узнают только при испытаниях готового устройства, что дорого и долго.

Как описывает метод ТАСС, первый лазерный импульс нагревает поверхность плёнки и порождает в ней акустическую волну. Второй импульс отслеживает её движение по материалу, так как отражение луча меняется при поднятиях и опусканиях поверхности. Анализируя эти данные, получается «фотография» волны, по которой можно рассчитать вертикальную и поперечную жёсткость контакта. Это позволяет заранее выбрать оптимальную пару материалов.

По словам профессора Александра Кунцевича, методика поможет отрабатывать технологические процессы и ускорит создание отечественной компонентной базы для связи нового поколения.

«Создать прибор и убедиться, что он не работает из-за плохого акустического согласования — неприятно и крайне затратно. Наша методика быстрая, полностью оптическая и неразрушающая. Она позволяет проверить контакт материалов до того, как из них сделали устройство, и подобрать оптимальную пару для работы на гигагерцовых частотах», — отметил Кунцевич.

https://www.lampon.ru/ferra/rossiiskie-fiziki-nauchilis-fotografirovat-zvuk-dlia-filtrov-6g