КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 18-79-10195
НазваниеТерагерцовые фотопроводящие антенны на основе новых физических принципов для создания систем диагностики злокачественных новообразований: технология изготовления, теоретические и экспериментальные исследования
Руководитель Пономарев Дмитрий Сергеевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук" , г Москва
Конкурс №30 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-710 - Новые материалы для наноэлектронных приборов
Ключевые слова Терагерцовые технологии; терагерцовая импульсная спектроскопия; терагерцовый импульсный имиджинг; биомедицинские приложения терагерцовой науки и техники; биомедицинские приложения терагерцовых технологий; фотопроводящая антенна; моделирование переходного тока; вычислительная электродинамика; микроструктурированные антенны; плазмонные антенны; плазмонная решетка; управление спектром терагерцовой генерации; терагерцовые оптические элементы и системы; оптико-терагерцовая конверсия; моделирование методом конечных элементов.
Код ГРНТИ29.03.31, 76.29.49
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Терагерцовая (ТГц) область электромагнитного спектра расположена между инфракрасным и микроволновым диапазонами – между 0,1 и 10,0 ТГц (или 3 000 и 30 мкм, соответственно). Частотная зависимость ТГц диэлектрической проницаемости несет информацию о низкочастотных молекулярных колебаниях и структурных свойствах вещества. Это делает ТГц оптотехнику уникальным инструментом решения широкого спектра фундаментальных и прикладных проблем физики конденсированного состояния, химии и фармацевтики, обеспечения безопасности жизнедеятельности, биологии и медицины.
Одним из перспективных приложений ТГц технологий является ранняя неинвазивная, малоинвазивная и интраоперационная диагностика злокачественных новообразований в различных локализациях. Методы ТГц диагностики основаны на естественных (эндогенных) маркерах новообразования и не требуют введения в организм экзогенных лайблов новообразования. Большинство методов дифференциации тканей в нормальном состоянии и при наличии патологии с использованием ТГц излучения основаны на ТГц импульсной спектроскопии и имиджинге благодаря высокой информативности сигналов ТГц импульсных систем и значительному развитию их элементной базы. Несмотря на значительный прогресс в области ТГц диагностики злокачественных новообразований внедрение ТГц технологий в клиническую практику значительно сдерживается ограниченными мощностью и чувствительностью антенн-генераторов и антенн-детекторов ТГц импульсного излучения, высокой стоимостью комплектующих импульсной системой и отсутствием отечественной элементной базы.
Именно поэтому целью проекта является разработка фотопроводящих антенн (ФПА) нового типа для генерации импульсов ТГц электромагнитного излучения с повышенным коэффициентом преобразования и управляемым спектром в интересах использования ТГц импульсной спектроскопии и имиджинга в медицинской диагностике.
Для достижения сформулированной цели в проекте будет решаться комплекс технологических, экспериментальных и теоретических задач:
I) разработка физико-математической модели нестационарного (переходного) тока в фотопроводнике при возбуждении фотопроводящей антенны лазерными импульсами фемтосекундной длительности;
II) проведение теоретических и экспериментальных исследований по оптимизации ФПА, направленные на повышение эффективности оптико-ТГц конверсии и управление спектром генерации;
III) проведение теоретических и экспериментальных исследований, направленные на оптимизацию полупроводниковой подложки фотопроводящей антенны для эффективного ввода энергии фемтосекундного лазерного излучения в ФПА и управления спектром ТГц генерации;
IV) апробация разработанных ФПА в ходе ТГц спектроскопических исследований тканей in vivo и ex vivo в нормальном состоянии и при наличии патологии.
В ходе выполнения проекта будут получены новые научные, технические и технологические результаты в области фотопроводящих источников ТГц излучения, ТГц импульсной спектроскопии и ее биомедицинских приложений, а также заложены основы создания отечественной элементной базы ТГц импульсной спектроскопии – фотопроводящих генераторов и детекторов ТГц импульсов.
Наряду с получением новых научных и технических результатов реализация предлагаемого проекта поспособствует развитию молодежной научной группы – расширению кругозора, получению опыта проведения научных исследований и сотрудничества с ведущими отечественными и зарубежными научными организациями. Результаты проекта будут опубликованы в высокорейтинговых научных журналах, представлены на международных научных конференциях, а также найдут отражение в квалификационных работах молодых ученых –кандидатских и докторских диссертациях членов научной группы. Выполнение проекта позволит расширить экспериментальную и вычислительную базы научной группы.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ