Главная > Отчет


Исследования и основные результаты по ПНР-1 «Математика, фундаментальные основы информатики и информационные технологии»

В 2010 г. на базе лаборатории лазерных систем НГУ и ряда инновационных компаний создан Инновационно-технологический центр (ИТЦ) «Телекоммуникации и фотоника». Задачами ИТЦ являются отработка новых подходов к совершенствованию инновационной инфраструктуры НИУ НГУ и формирование нового поколения высококвалифицированных специалистов в области лазерной фотоники и оптоинформатики, обладающих высоко котируемыми на современном рынке труда профессиональными компетенциями.

Инновационная наукоёмкая продукция ИТЦ «Телекоммуникации и фотоника» поставлена в 2010 г. в несколько крупных научно-исследовательских организаций мира, в числе которых Университет Цукубы (Япония), Университет Калгари (Канада), Астон Университет (Великобритания), Университет Тюбингена (Германия), Джагиеллониан Университет (Польша), Корейский исследовательский институт атомной энергии (Южная Корея).

Лазерная система, поставленная в Университет Цукубы (Япония)

Лазерная система, поставленная в Университет Калгари (Канада)

Лазерная система, поставленная в Астон Университет (Великобритания)

Лазерная система, поставленная в Корейский исследовательский институт атомной энергии (Южная Корея)

Научно-образовательной платформой ИТЦ «Телекоммуникации и фотоника» является лаборатория лазерных систем и НОИК лазерной спектроскопии, фотоники и оптоэлектроники НГУ, получившие в 2010 г. ряд важнейших научных результатов, которые докладывались на крупнейших международных конференциях: Photonics West – 2010 (Сан Франциско, США), Европейская конференция по оптическим коммуникациям ECOC-2010 (Турин, Италия), Международная конференция «Оптика лазеров 2010» (Санкт-Петербург, Россия).

Наиболее важные научные результаты лаборатории лазерных систем и НОИК лазерной спектроскопии, фотоники и оптоэлектроники:

− разработан и исследован цельноволоконный кольцевой эрбиевый лазер с синхронизацией мод излучения за счёт эффекта нелинейной эволюции поляризации с рекордной оптической длиной резонатора для лазеров этого типа, составляющей 37 км. Энергия импульсов излучения этого лазера составила 1,2 мкДж;

− достигнут режим синхронизации мод в цельноволоконном эрбиевом лазере с оригинальным линейно-кольцевым резонатором длиной 3.55 км. Энергия импульсов лазера составила 1,7 мкДж, что является рекордным значением для Er задающих генераторов без модуляции добротности и систем выбрасывания импульсов из резонатора лазера;

− проведен анализ результатов по генерации в лазерах с синхронизацией мод за счёт эффекта нелинейного преобразования поляризации для относительно коротких (длиной несколько метров) и сверхдлинных (1 км и более) резонаторах, а также получены новые результаты исследований, проведённых для промежуточных длин резонаторов. Результаты экспериментов и численного моделирования свидетельствуют о том, что с увеличением длины резонатора происходит ухудшение стабильности лазерной генерации, результатом которого становится усложнение достижения стабильного одноимпульсного режима синхронизации мод за счёт нелинейного преобразования поляризации в лазерах длиной свыше нескольких сот метров;

− создан и исследован иттербиевый волоконный лазер с самосинхронизацией мод излучения с помощью насыщающегося поглотителя на основе углеродных нанотрубок. Оригинально приготовленные плёнки, содержащие углеродные нанотрубки, позволили получить импульсы длительностью 16 пс со средней мощностью до 10 мВт на длине волны 1058 нм при частоте повторения 125 МГц.

В 2010 г. работы лаборатории лазерных систем и НОИК лазерной спектроскопии, фотоники и оптоэлектроники НГУв области лазерных применений углеродных нанотрубок были поддержаны международным грантом по 7-ой Рамочной Программе Евросоюза (FP7-PEOPLE-2010-IRSES) в рамках акции Марии Кюри «Международный обмен научными кадрами (International Research Staff Exchange Scheme – IRSES)». По проекту «Технологии углеродных нанотрубок в импульсных волоконных лазерах для телекоммуникационных и сенсорных применений» исследовательская команда НГУ вошла в консорциум из шести организаций (Университет Астона в Великобритании, германский Институт Макса Планка, финский Технологический университет в Тампере, Научный центр волоконной оптики РАН в Москве и Институт физики полупроводников НАН Украины), который совместно разрабатывает новые устройства фотоники на углеродных нанотрубках, создаёт волоконные лазеры на основе новых активных сред, лазерные сенсорные системы и лазеры ультракоротких световых импульсов.

В 2010 г. совместный проект лаборатории лазерных систем,НОИК лазерной спектроскопии, фотоники и оптоэлектроники НГУ и инновационной компании «Унискан» вошел в число победителей открытого публичного конкурса Минобрнауки РФ по отбору организаций на право получения субсидий на реализацию комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства (II очередь). Проект «Создание высокотехнологичного производства наукоемких систем медицинского мониторинга нового поколения» предусматривает создание физической и медико-биологической основы принципиально нового автоматического устройства мониторинга вариаций артериального давления с использованием передовых методов фотоники.

Значительное увеличение объёмов НИОКР, выполняемых по данному направлению, стало возможным благодаря созданию, в том числе и за счет средств Программы развития НИУ НГУ, мощной экспериментальной базы для выполнения самых современных исследований и разработок в НГУ. Свидетельством высокого научного уровня проводимых работ явилась защита в 2010 г. докторской диссертации по физико-математическим наукам «Волоконные генераторы управляемого суперконтинуума» С. М. Кобцевым – заведующим лабораторией лазерных системиисполнительным директором НОИК лазерной спектроскопии, фотоники и оптоэлектроникиНГУ.

Инновационная направленность работ поддерживается созданием и охраной интеллектуальной собственности, созданной в НГУ. В 2010 г. были получены евразийский (№ 014088) и российский (№ 2399128) патенты на устройство усиления оптического сигнала, которое предназначено для использования в телекоммуникационных и высокотехнологичных системах фотоники.

В НОЦ «Автоматика и волоконная оптика», созданном НГУ совместно с Институтом автоматики и электрометрии СО РАН, получены следующие научные результаты:

− предложен и экспериментально реализован новый тип лазера с открытым резонатором, основанный на рэлеевском рассеянии света в длинном оптоволокне и его усилении за счёт вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР). Выявлено, что продольные моды в распределённом рэлеевском резонаторе не формируются, и в этом смысле наблюдается «безмодовый» режим генерации;

− получена генерация волоконного лазера с модуляцией добротности с управляемым (узкополосным, перестраиваемым) спектром излучения в режиме мощных наносекундных импульсов. Исследовано влияние модуляционной неустойчивости при распространении узкополосных наносекундных импульсов в различных оптических волокнах;

− выполнен расчёт и проведена оптимизация волоконных брэгговских решёток для лазеров. Предсказано и экспериментально продемонстрировано существенное подавление боковых резонансов в спектре ВБР при смещении центра пучка относительно оси деления на величину, равную половине радиуса пучка;

− исследованы возможности применений перестраиваемого эрбиевого лазера для опроса ВБР датчиков в распределённой сенсорной системе для контроля температуры статора турбогенератора.

Приобретен лазер с оптическим столом и 3-координатным нанопозиционером для записи объемных наноструктур, на базе которого планируется выполнение заказных НИР и ОКР по разработке и изготовлению уникальных компонент волоконной и интегральной оптики для применений в высокоскоростной связи, сенсорах и лазерах.


Лазер с оптическим столом и 3-координатным нанопозиционером для записи объемных наноструктур

В 2010 г. расширены мощности информационно-вычислительного центра НГУ, который стал наиболее мощной вычислительной системой Сибирского региона (технические характеристики кластера приведены в п. 1.9). Пользователями ИВЦ НГУ являются исследовательские коллективы университетов и научных организаций Сибирского региона. На 25 проектов, отобранных руководством ИВЦ НГУ, приходится более 2,5 млн часов процессорного времени. В частности с использованием ресурсов ИВЦ НГУ выполнены:

  • компьютерный анализ влияния высоких давлений на структуру белка и функции микроорганизмов;

  • численное моделирование нестационарных течений в гидротурбине;

  • сценарии турбулентного нагрева плазмы мощным электронным пучком;

  • математическое моделирование процессов взаимодействия электромагнитного излучения с оптическими метаматериалами;

  • исследование фундаментальных физических процессов при генерации мощного суперконтинуума в оптических волокнах;

  • анализ параллельных реализаций МКЭ для уравнений мелкой воды;

  • математическое моделирование роста плотных пространственно-упорядоченных массивов квантовых точек Ge на структурированных подложках Si;

  • численное моделирование особенностей горения тлеющего разряда у поверхности в сверхзвуковом потоке газа при низком давлении;

  • математическое моделирование спектрально эффективных форматов модуляции оптического сигнала и специальных методов помехоустойчивого кодирования информации для повышения пропускной способности волоконно-оптических линий связи;

  • численное моделирование диффузии атомов Sr по поверхности Si(111)-7x7;

  • математическое моделирование оценки цунами-рисков;

  • обработка данных эксперимента КЕДР;

  • разработка квазиоптических селективных элементов терагерцового диапазона;

  • математическое моделирование и оптимизация конструкций волоконных лазеров.

Вычислительный комплекс ИВЦ НГУ

В научно-образовательном центре «Оптоэлектроника» выполнялись два проекта, связанных с разработкой, изготовлением и поставкой приборов с характеристиками, превышающими характеристики выпускаемых в мире устройств.

По проекту «Разработка методики и программы испытаний на утверждение типа средства измерений системы сбора температурных данных, изготовление испытательного стенда», генеральный Заказчик ОАО «ИСС им. ак. Решетнева», г. Железногорск, разработан стенд для периодической поверки системы сбора температурных данных горизонтальной вакуумной камеры ГВУ-600. Рабочий диапазон температур −150 ÷ +150 С0, при погрешности не более 0.3 С0. Также разработана программа испытаний стенда для периодической поверки системы сбора температурных данных ГВУ-600.

Генеральным заказчиком проекта по разработке системы автоматической фокусировки высокоточного 3D-лазерного генератора изображений (ЛГИ) является Всекитайская импортно-экспортная компания точного машиностроения, конечный пользователь – Харбинский технологический институт академии космических технологий КНР. ЛГИ предназначен для формирования микрорельефа на поверхности 3D объектов с погрешностями не более 100 нм. Формирование микрорельефа производится сфокусированным лучом УФ лазера в пленках фоторезиста, нанесенных на поверхность объекта. Разрабатываемая система автоматической фокусировки должна обеспечивать совмещение фокальной плоскости технологического объектива ЛГИ с поверхностью пленки фоторезиста с погрешностью менее 50 нм. Предложенная оптическая схема датчика расфокусировки позволила увеличить рабочий диапазон до 350 мкм при сохранении чувствительности. Данное техническое решение обеспечит работу ЛГИ и синтез микрорельефа на криволинейных поверхностях. Сдача работ заказчикам запланирована на 2011 г.

В отделе атмосферных исследований НИЧ НГУ изготовлены и переданы заказчику шесть комплектов аппаратуры контроля внешней среды (АКВС) для установки на космические аппараты «Глонасс-М» № 39, 40, 41, 42, 43 и 44.

Продолжается оперативный анализ данных, поступающих с аппаратуры АКВС, установленной на космических аппаратах глобальной космической навигационной системы «Глонасс». Заказчику передан итоговый отчет с анализом данных с аппаратуры АКВС с целью уточнения модели внешней и внутренней помеховой обстановки для бортовой аппаратуры космических аппаратов нового поколения «Глонасс-К».

Получено решение о выдаче патента от 29.10.2010 на изобретение «Датчик электростатического поля и способ измерения электростатического поля», заявка № 2010101386 от 18.01.2010.

Выпущена новая версия (v.1.1.2) инструментального набора для эмуляции навигационного сигнала «Глонасс». Он позволяет создавать программно-аппаратные комплексы, эмулирующие радионавигационные сигналы от спутников системы «Глонасс» с заданными параметрами орбит спутников и положением приемника. Инструментальный набор рассчитан на создание эмуляторов, позволяющих генерировать сигналы в реальном времени до 9-ти спутников. В состав набора входят инструменты, позволяющие контролировать и изменять орбитальные и навигационные параметры спутников, а также управлять движением приемника. Кроме того, есть инструменты для визуализации положений спутников и приемника.

Начаты работы по созданию аппаратуры для измерения электрического поля для космического аппарата «Луна-Ресурс».

Исследования и основные результаты по ПНР-2 «Живые системы»

В 2010 г. созданы 2 научно-образовательных центр (НОЦ): НОЦ «Остеопороз» совместно с Новосибирским НИИ травматологии и ортопедии Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи (ННИИТО), НОЦ «Генетика заболеваний человека» совместно с Институтом терапии СО РАМН.

Совместно с Институтом цитологии и генетики СО РАН и компанией ОПТЭК на базе НОК «Живые системы» проведена школа по современным методам световой микроскопии для сотрудников НГУ и институтов СО РАН и СО РАМН. Разработаны и проведены программы повышения квалификации преподавателей и врачей Новосибирской области по следующим направлениям: Современные методы лучевой диагностики в медицине; Молекулярная лабораторная диагностика; Современные аспекты дерматологии и венерологии; Актуальные вопросы акушерства, гинекологии и перинатологии; Гинекологическая эндокринология и репродуктология.

Важное практическое значение имеют исследовательские проекты, которые проводятся при поддержке Минобрнауки. Среди них можно выделить:

− грант Правительства РФ для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых, по направлению «Новые подходы к разработке лекарств: скрининг и конструирование непатогенных для человека штаммов вирусов, перспективных для использования в качестве онколитических препаратов»;

− проекты «Использование микроорганизмов-нефтедеструкторов для решения острых экологических проблем Сибирского Севера» и «Механохимия молекулярных систем», АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы (2009−2010 гг.);

− проект «Выявление вирусных возбудителей заболеваний, актуальных для здравоохранения Западной Сибири (гастроэнтериты), изучение их генетического разнообразия в целях разработки и совершенствования диагностикумов»;

− проект «Конъюгаты наночастиц диоксида титана с биологически активными нуклеиновыми кислотами и олигонуклеотидами как новое поколение противовирусных препаратов»;

− проект «Исследование противоопухолевой активности слабопатогенных штаммов вируса болезни Ньюкасла, специфически взаимодействующих с опухолевыми клетками млекопитающих».

Также выполнялись проекты, поддерживаемые фондом РФФИ: 667-08 «Сравнительное исследование гидростатического давления и других видов механического воздействия на молекулярные кристаллические вещества, входящие в состав твердых лекарственных форм»; 670-08 «Индукция апоптоза в опухолевых клетках производными высших тритерпенов, изучение молекулярных механизмов действия»; 683-08 «Разработка способов получения новых лекарственных форм с помощью механохимических методов модификации лекарственных веществ»; 690-09 «Ортоптероидные насекомые аридных и семиаридных регионов Центральной Азии: сохранение разнообразия и регулирование вспышек массового размножения»; 697-09 «Изучение структурных механизмов влияния вазопрессина в почке животных с нормальным и наследственно измененным водно-солевым балансом».

Исключительно практическую направленность имеют исследовательские договоры с частным бизнесом. Например, договор на выполнение научно-исследовательских работ «Исследование противовирусной активности модифицированных нуклеозидов», где заказчиком выступает ЗАО «Производственно-коммерческая Ассоциация АЗТ».

Среди наиболее значимых научных результатов по данному направлению отметим следующие.

  • Отработаны принципы создания биосенсоров. Биосенсор с применением бактерии-нефтедеструктора опробован в биотестовых экспериментах. На основе трех наиболее активных штаммов микроорганизмов была создана ассоциация микроорганизмов-нефтедеструкторов. В модельных экспериментах и в полевых условиях показана способность микробной ассоциации снижать уровень токсичности в нефтезагрязненных почвах, способствуя восстановлению травяного покрова.

  • Проведены исследования по оптимизации технологии получения наночастиц диоксида титана. Отработан метод измерения электрокинетического потенциала (-потенциала) наночастиц диоксида титана, величина которого существенна для выбора условий получения нанокомпозитов с антисмысловыми олигонуклеотидами. Синтезированы фотоактивируемые производные антисмысловых олигонуклеотидов, обладающие противовирусной активностью по отношению к вирусу гриппа. Найдено, что фотоактивируемые производные олигонуклеотидов подавляют репродукцию вируса в зараженных клетках.

  • Осуществлен синтез более 50 новых производных бетулоновой кислоты (БК) и гидрированной бетулоновой кислоты (ГБК). Определены 50% цитотоксические и ингибирующие дозы (ИД50) на опухолевых клетках человека МТ-4, СЕМ13 и U-937 (мкМ). Показано, что производные ГБК обладают большей противоопухолевой активностью по сравнению с аналогичными производными БК. Показано, что разные производные БК по разному активируют экспрессию генов, ответственных за индукцию апоптоза в опухолевых клетках. Отправлены 2 заявки на патенты на новые производные бетулоновой и гидрированной бетулоновой кислот, обладающие противоопухолевой активностью.

  • Выполнен анализ данных КР-спектроскопии пяти форм хлорпропамида (а, р, у, 5 и е). Явление кооперативного изменения конформации молекул при полиморфном превращении, характерное для хлорпропамида, обнаружено в толбутамиде. В рамках работ по смешанным кристаллам аминокислот и дикарбоновых кислот с использованием механохимических методов синтезирован новый гидрат оксалата ОЬ-аланина, структура которого расшифрована методом монокристальной рентгеновской дифракции. Определена структура смешанного кристалла мелоксикама с терефталевой кислотой, полученного с помощью механической обработки смеси компонентов с добавлением небольшого количества растворителя. Получена новая полиморфная модификация в системе смешанных кристаллов «глицин − щавелевая кислота» − семиоксалата глицина и определена ее структура. С целью исследования механизма механохимических реакций при синтезе смешанных кристаллов разработана методика и создан аппарат, конструкция которого позволяет контролировать энергию импульсов и скважность между ними, менять частоту обработки.

  • Был охарактеризован ряд штаммов аденовируса человека на аттестованной для производства лечебно-профилактических препаратов культуре клеток HEK293; проведен выбор и оценка противоопухолевых свойств аттенуированных герпесвирусов, экспрессирующих гены иммуномодуляторных белков; проведен анализ структуры и дизайн синтеза гена белка апоптина и выбор вектора для его экспрессии; разработаны методы комбинирования рекомбинантных ортопоксвирусов с целью создания противоопухолевых препаратов; разработана схема синтеза генома онколитического парвовируса; получены результаты исследований штаммов энтеровирусов как потенциальных онколитиков; получены результаты изучения молекулярной эпидемиологии асимптотической ротавирусной инфекции.

6 сотрудников НГУ посетили Университет г. Пизы (Италия), приняли участие в семинаре «Актуальные вопросы патологии». По результатам визита подготовлено соглашение по совместным исследованиям в области молекулярной диагностики и по образовательной деятельности.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. По результатам реализации

    Отчет
    ... электронной техники (технический университет) ПОРЕЗУЛЬТАТАМРЕАЛИЗАЦИИ Программы развития национального исследовательского ... В процессе реализации новой программы осуществляются корректирующие действия, выработанные порезультатам анализа апробации ...
  2. Список статей по результатам реализации проектов мнтц № 1484 2569 и 3605

    Документ
    Список статей порезультатамреализации проектов МНТЦ № 1484, 2569 и 3605 B.F. ... А.Н., Сорокин И.Н., Суляев Ю.С., Таскаев С.Ю. Первые эксперименты по регистрации нейтронов на ускорительном источнике ...
  3. Аналитическая справка по результатам реализации программы информатизации образовательного процесса (2006-2010 гг )

    Анализ
    ... порезультатамреализации программы информатизации образовательного процесса (2006-2010 гг.) Анализ работы школы пореализации ... решение этих проблем направлена деятельность пореализации программы информатизации в 2010-2015 гг ...
  4. Отчет по результатам реализации

    Отчет
    ... профессионального образования «Пермский государственный университет» ПОРЕЗУЛЬТАТАМРЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ РАЗВИТИЯ НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ...
  5. Результаты реализации федеральной целевой программы «социально-экономическое развитие чеченской республики на 2008–2012 годы» в 2010 году

    Документ
    ... развития Российской Федерации, государственным заказчиком по объектам связи определена Россвязь, заказчиком ... бюджетных средств составило 99,9%, экономия в результатереализации программы в сумме 6 334,6 тыс.руб ...

Другие похожие документы..