ОТ ПОЛУПРОДУКТОВ —
К НАНОФОТОНИКЕ
Лаборатория органических светочувствительных материалов (ЛОСМ) была создана по инициативе директора института академика В. А. Коптюга в 1988 г. Ее кадровую основу составили сотрудники двух подразделений НИОХ — лаборатории промежуточных продуктов (ЛПП) и группы необычных фотопроцессов (ГНФП). Возглавила коллектив доктор химических наук Т. Н. Герасимова.
В.В. Шелковников, зав. лабораторией, к.х.н.
В направлениях исследований лаборатории прослеживается тесная связь с работами, проводимыми в ЛПП и ГНФП. Например, основной тематикой ЛПП была химия промежуточных продуктов для получения красителей на основе нафтохинонов и антрахинонов, она продолжена в новой лаборатории. Цикл работ, посвященный разработке методов синтеза различных производных 9,10-антрахинона и изучению их реакционной способности, был проведен Е. П. Фокиным с соавторами.
Эти исследования позволили разработать метод синтеза устойчивых О-ацильных производных антраоксазинонов и керамидонинов — люминесцентных гетероциклических производных антрахинона, а также фотохромных соединений на основе 9-арилокси-1,10-антрахинонов.
Химия ароматических карбонильных и хиноидных соединений активно развивается в ЛОСМ и в настоящее время. Это работы к.х.н. В. А. Лоскутова по синтезу светочувствительных производных тиоксантонов и к.х.н. В. В. Русских по синтезу производных фенантренхинона в качестве инициаторов фотополимеризации. Это также работы к.х.н. Л. В. Эктовой, к.х.н. А. Д. Бухтояровой, к.х.н. В. Н. Бережной по синтезу разнообразных производных 1,4-нафтохинона, имеющих приложение в качестве сред для нелинейной оптики и основы светочувствительных материалов с усилением в несеребряных проявителях, содержащих соли различных металлов. Значительный вклад в применение данного процесса для выявления изображения при экспонировании органических соединений внесли сотрудники ГНФП под руководством д.х.н. В. И. Ерошкина. Работа по исследованию фотохимических свойств синтезированных соединений протекала в тесной связи с лабораторией д.х.н. Н. М. Бажина в ИХКиГ СО РАН.
Интересный процесс, разработанный в ГНФП В. И. Ерошкиным, Н. В. Павловой, В. П. Кривопаловым, Т. А. Андреевой совместно с А.В. Семешко из Белорусского госуниверситета — алюминотипия. Он основан на селективном фотоэлектрохимическом окрашивании анодированного алюминия. Изображения имеют высокое разрешение, стойкость к истиранию, к агрессивным средам, давлению и др. факторам.
С момента образования ЛОСМ основная тема лаборатории — разработка нанометровых слоев органических красителей для оптических дисков WORM. Развитие этого типа оптической памяти началось с создания записываемого CD диска WORM, работающего в области излучения полупроводникового лазера 820-780 нм. Современные DVD диски позволяют записывать 4,7 Гбайт по сравнению с 650 Мбайт для CD диска. В конце 80-х годов прошлого столетия Советский Союз готовился к выпуску собственных CD дисков WORM, и в ряде НИИ проводились исследования в этом направлении. В частности, в ЛОСМ НИОХ СО РАН разрабатывались красители для оптических дисков WORM и способ их нанесения на стеклянные и поликарбонатные подложки путем центрифугирования.
Огромный вклад в становление этой тематики в лаборатории внесла ее руководитель д.х.н. Т. Н. Герасимова. Ею и ее ученицей к.х.н. Н. А. Орловой был синтезирован ряд пирилоцианиновых и тиофлавилоцианиновых красителей, которые показали при испытаниях в лаборатории В. С. Соболева из ИАиЭ СО РАН пригодность для записи информации в оптических дисках. К сожалению, начало перестройки, которое ввергло науку в бедственное положение и прекращение финансирования этой тематики в России не позволили перейти к практическому использованию достигнутых результатов.
Проведенные синтетические работы и исследования по разработке материалов в ЛПП и ГНФП заложили основы для создания в ЛОСМ новых светочувствительных материалов для оптических дисков, нелинейного преобразования оптических сигналов, голографических фотополимерных материалов. Экспериментальные работы с мономерными и агрегатными формами красителей в твердых пленках для создания дисков оптической памяти, нелинейно-оптических материалов с резонансной кубической нелинейностью и голографических фотополимерных материалов проводились в ЛОСМ совместно с лабораториями члена-корреспондента РАН С. Г. Раутиана, д.ф-м.н. А. И. Плеханова, д.т.н. П. Е. Твердохлеба, ИАиЭ СО РАН.
В последнее десятилетие в ЛОСМ под руководством к.х.н. В. В. Шелковникова и в тесной связи с сотрудником ИАиЭ к.т.н. Е. Ф. Пеном активно ведутся работы в области голографических фотополимерных материалов. Возможности голографии во многом определяются свойствами регистрирующей среды. В настоящее время все большую популярность приобретают голографические фотополимерные материалы, обеспечивающие запись в реальном времени объемных фазовых голограмм с высокой дифракционной эффективностью, высокой пространственной селективностью. Они имеют широкий круг применений в изобразительной и защитной голографии, системах оптической памяти, волоконной оптике. Актуальным направлением является конструирование методом голографической литографии в фотополимерных материалах шаблонов фотонных кристаллов, типичных объектов новой науки нанофотоники. По теме «Физико-химические процессы импульсной голографической записи в фотополимерном материале» аспирантом Е. В. Васильевым в 2006 г. защищена кандидатская диссертация
Важное направление исследований лаборатории — разработка новых нелинейно-оптических материалов с гигантской величиной резонансной кубической восприимчивости на основе упорядоченных J-агрегатов цианиновых красителей. Перспективы применения нелинейно-оптических материалов с кубической нелинейностью связывают с созданием сверхбыстрых оптических переключающих устройств для следующего поколения телекоммуникационных систем и систем оптической параллельной обработки сигналов. Совместно с лабораторией академика М. В. Алфимова Центра фотохимии РАН и лабораторией д.х.н. А. И. Плеханова ИАиЭ СО РАН был изучен нелинейный отклик синтезированного в ЛОСМ нового амфифильного фторсодержащего тиакарбоцианинового красителя в нанометровых пленках при фемтосекундном лазерном возбуждении. Оказалось, что данный краситель образует агрегаты с пиком поглощения в области 630 нм в тонких пленках, что совпадает с длиной волны генерации второй гармоники фемтосекундного хром-форстеритного лазера. Это позволило исследовать методом Z-сканирования нелинейно-оптический отклик тонких плёнок J-агрегатов с помощью лазерных импульсов фемтосекундной длительности, и выявить временные особенности формирования нелинейного отклика в наноструктурах цианиновых красителей.
Продвижение в области нанофотоники невозможно без интеграции и тесной связи химиков синтетиков, физхимиков и физиков лазерщиков. Поэтому лаборатория активно сотрудничает с рядом институтов СО РАН в рамках интеграционных проектов и проектов РФФИ: ИНХ, ИК, ИТПМ, ИМиП, ИФ, ИЛФ, ИФП, ИЯФ, ИАиЭ СО РАН.
Результаты исследований, проводимых в ЛОСМ за последние десять лет, убедительно показывают, что сотрудники лаборатории успешно развивают синтетические, материаловедческие и физико-химические исследования, направленные на создание современных фоточувствительных наноматериалов. Они активно участвуют в программах и грантах РАН, СО РАН и Министерства образования и науки.
Несмотря на то, что организация и начало деятельности лаборатории пришлись на годы перестройки, она не растеряла ни свои традиционные научные направления, ни основной костяк сотрудников и пополнилась перспективными тематиками и новыми плодотворными научными контактами.
стр. 8-9
| 
