БФУ им. И. Канта успешно выполнил заказ Российского федерального ядерного центра — Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е.И. Забабахина, входящего в госкорпорацию «Росатом» (г.Снежинск). Заказ состоял в производстве 10 лазерных зеркал диаметром 50 см.

Александр Гойхман:

«Интересно отметить, что тендер, который мы выиграли, объявлялся уже в третий раз. До этого конкурсы срывались, поскольку подрядчики (по нашей информации, в основном организации госкорпорации „Ростех“)  по разным причинам — административным, технологическим — не брались за изготовление этих зеркал в такой краткий срок (8 месяцев). Но нам, университету, это удалось: у нас больше молодых и амбициозных сотрудников и одновременно меньшая степень бюрократизации. Да, конечно, это был некий риск, но мы справились, хотя пришлось преодолеть целый ряд технологических задач».

Во-первых, оказалось невозможно купить в России т.н. «подложки» — оптические и кварцевые стёкла, на которые необходимо нанести специальное нанопокрытие. Хотя в заказе значилось оптическое стекло К8, имеющее наименьшую стоимость среди подходящих типов стекол, пришлось заказывать подложки кварца, более дорогого и сложного в производстве материала, причём за производство взялся лишь китайский подрядчик.

Уникальные Зеркала большой площади по заказу Росатома

Во-вторых, сложность вызвал сам процесс нанесения нанопокрытия. Обычно в таких случаях используется  электронно-лучевое испарение, различные дуговые методы, но в условиях университетской лаборатории было решено  использовать метод магнетронного напыления. Это разновидность ионно-плазменного распыления, когда материал мишени — в нашем случае алюминий и кварц — распыляется ионами инертного газа (аргона) под действием переменного электрического поля высокой мощности и магнитного поля. Примечательно, что сотрудники НОЦ «Функциональные нанометриалы» сами спроектировали и создали установку для выполнения такого типа операций, назвав её «Батискаф» (из-за внешнего сходства).

Уникальные Зеркала большой площади по заказу Росатома

Александр Гойхман:

«Когда мы взялись за проект, нам многие говорили, что метод магнетронного напыления результата не даст, ничего не получится. Но у нас получилось. Конечно, мы не сделали никакого открытия, но мы решили довольно нетривиальную технологическую задачу. А это не менее важно».

В-третьих, много времени и сил было потрачено на очистку стёкол перед напылением.

Алексей Грунин:

«Даже минимальное загрязнение подложки приводит к тому, что нанопокрытие не держится. Пришлось что называется „на коленках“ сделать два прибора: один для снятия статического напряжения с  поверхности, второй — для очистки поверхности с использованием холодной плазмы, т.н. аномального тлеющего разряда».

Уникальные Зеркала большой площади по заказу Росатома

Далее, специалисты должны были рассчитать толщину нанопокрытий. Сначала на идеально отполированное стекло было нанесено отражающее нанопокрытие алюминия — единственного материала, способного одинаково эффективно отражать весь заданный световой диапазон (от ближнего ультрафиолета до ближнего инфракрасного). Однако алюминий легко вступает в реакцию с воздухом и окисляется, поэтому необходимо напыление защитного слоя. В качестве такой защиты был выбран кварц. При этом пришлось искать оптимальную толщину кварцевого слоя, чтобы он защищал алюминий от окисления, но при этом не вносил оптических искажений. В итоге толщина алюминиевого слоя составила  100 нм (нанометр — это одна миллиардная часть метра), а толщина кварцевого слоя — 25 нм (в тысячи раз тоньше человеческого волоса).

Уникальные Зеркала большой площади по заказу Росатома

Наконец, потребовалось решить сложную логистическую задачу: стёкла из Китая были доставлены в Санкт-Петербург, где была выполнена прецизионная полировка. Затем подложки приехали в Калининград, где и было выполнено нанопокрытие. И лишь потом они были отправлены в Снежинск (Челябинская область) заказчику. Тимур Гареев: «Выполнение этого заказа открывает перед университетом довольно широкие возможности. Во-первых, мы рассчитываем на расширение и развитие данных технологий. Во-вторых, университет обозначился на условной карте подрядчиков, способных вовремя и качественно выполнять сложные заказы. В-третьих, мы приобретаем бесценный опыт и выходим на новые источники финансирования исследований. Например, есть Фонд перспективных исследований (ФПИ), который занимается финансированием разработок, интересных оборонным предприятиям. Наконец, при выполнении этого заказа мы решили ряд нетривиальных производственно-технологических и даже логистических задач, повышающих компетенции сотрудников НОЦ».