Сколковский институт науки и технологий

Сколтех — негосударственный международный университет. Созданный в 2011 году в сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом (MIT), Сколтех готовит новое поколение лидеров в области науки, технологий и бизнеса, проводит исследования в прорывных областях и содействует технологическим инновациям с целью решения важнейших проблем, стоящих перед Россией и миром. Сколтех развивает шесть приоритетов: искусственный интеллект и коммуникации, науки о жизни и здоровье, прорывная инженерия и передовые материалы, энергоэффективность и ESG, фотоника и квантовые технологии, перспективные исследования. Усилия Сколтеха призваны способствовать укреплению технологического превосходства России в приоритетных направлениях. Сайт: https://www.skoltech.ru/.

Лаборатория компьютерного дизайна материалов

До недавних пор большинство новых материалов открывали либо случайно, либо методом проб и ошибок, но оба этих подхода непродуктивные и дорогостоящие. Поэтому возникает задача теоретического предсказания новых материалов с нужными свойствами.
Несмотря на очевидность этой задачи, до недавнего времени не существовало методов ее эффективного решения. Однако стремительный прогресс систем искусственного интеллекта, а также увеличение компьютерных мощностей на рубеже нового тысячелетия позволили во многом продвинуться вперед. Сегодня алгоритмы машинного обучения позволяют изучать вещество в экстремальных условиях, которых трудно добиться в эксперименте в лаборатории — например, при очень высоком давлении, как в недрах Земли и других планет, или в низкоразмерных состояниях (двумерные материалы, наночастицы и др.).
Лаборатория компьютерного дизайна материалов Сколтеха занимается поиском новых материалов с уникальными свойствами: сверхпроводников, сверхтвердых материалов, термоэлектриков и т. д., а также разрабатывает методы для их поиска. Загляните, чтобы узнать, как работают ученые.

Посетить

ЦКП

В первой комнате ЦКП Визуализация высокого разрешения находится сканирующий электронный микроскоп с интегрированным ионным пучком под названием Helios. Помимо получения микрофотографий с разрешением до 0,8 нанометра, это устройство может играть роль квантового скальпеля. Пучок ионов из плазмы газа ксенона “разрезает” (испаряет) наш образец, позволяя заглянуть внутрь. Мы можем вырезать нужный нам кусочек и повернуть его под разными углами, что очень важно при исследовании образцов микроэлектроники и интегральной фотоники.

Также микроскоп оснащен системой элементного анализа, что позволяет нам оценить состав каждого из слоев внутри и снаружи объекта исследования и посмотреть распределение химических элементов.А еще в машине есть детектор дифракции обратно-отраженных электронов, который позволяет оценить кристаллическую структуру металлов и сплавов, ориентацию зерен и межфазовые зоны. Эти параметры существенно влияют на прочность и пластичность металлов, что жизненно важно в аэрокосмических технологиях.

Комбинация всех этих методов позволяет оператору получить максимально полное представление о свойствах исследуемого объекта. Мы можем собрать трехмерную модель образца с нанометровым разрешением и с данными о химических элементах как внутри так и снаружи. Всё это делает машину универсальным и мощным инструментом, который крайне полезен в материаловедении, импортозамещении, отладке технологий и поиске дефектов.

Посетить

Двухлучевой сканирующий электронно-ионный микроскоп Tescan Solaris

Tescan Solaris — это инструмент FIB-SEM, то есть сканирующий электронный микроскоп с технологией сфокусированного ионного пучка. Он используется для исследования и изготовления наноструктур и функциональных устройств нанотехнологии. Tescan Solaris сочетает в себе прецизионную ионную колонну и электронную колонну с ультравысоким разрешением и иммерсионной оптикой TriLens. Это позволяет выполнять лабораторную модификацию материалов с помощью сфокусированного ионного пучка и получать изображения сканирующей электронной микроскопии с ультравысоким разрешением. СЭМ-изображение формируется вслед за движением электронного пучка последовательно во времени, пиксель за пикселем. Для сравнения: фотографирование на фотоплёнку — это параллельный способ формирования изображения, потому что все зёрна фотоплёнки засвечиваются одновременно. Чем меньше диаметр электронного пучка, тем лучшего пространственного разрешения СЭМ можно добиться. Типичный диаметр электронного пучка — менее 10 нанометров.

Посетить

Лаборатория масс-спектрометрических молекулярных технологий в медицине и в исследовании окружающей среды

Лаборатория была создана в Сколтехе в 2013 году по инициативе профессора Евгения Николаева. Здесь ученые разрабатывают современные методы масс-спектрометрии для биомедицины, экологии, агробиотехнологии, включая создание миниатюрных масс-спектрометров для полевых и космических исследований. Чтобы расширить области применения приборов и повысить эффективность извлечения информации из регистрируемых данных, сотрудники лаборатории систематически развивают новые аналитические подходы, включая количественные и структурные методы анализа биомакромолекул (белков, пептидов, липидов, метаболитов) и низкомолекулярных соединений в составе сложных природных систем, например, вечной мерзлоты и других геологических источников. Исследователи работают на переднем крае науки, применяя методы машинного обучения в своей работе.

Посетить

Лаборатория гибридной фотоники Сколтеха, группа органической поляритоники. Рабочая станция лазерной печати.

Группа органической поляритоники Лаборатории гибридной фотоники Сколтеха работает над установлением микроскопических механизмов бозе-эйнштейновской конденсации поляритонов (квазичастиц в твёрдом теле), исследованием нелинейных и квантовых явлений в бозе-эйнштейновских конденсатах, поиском новых архитектур для оптоэлектронных устройств нового поколения. Особенность нашего проекта состоит в применении передовых экспериментальных методов изучения поляритонных бозе-конденсатов, а также использовании оригинальных теоретических подходов для интерпретации экспериментальных данных, установлении механизмов и построении моделей, описывающих процессы конденсации, распространение и взаимодействие бозе-эйнштейновских конденсатов в твёрдом теле. Наши исследования закладывают физические принципы работы органической поляритоники. Мы создаем прототипы полностью оптических устройств, основанных на сильном взаимодействии света и вещества.

Рабочая станция представляет собой микроскоп, соединённый со столами поступательного передвижения, которые позволяют регулировать положение субстрата с ультравысокой, нанометровой точностью. Эта специально спроектированная экспериментальная установка используется для бесконтактной модификации поверхностей материалов посредством воздействия плотно сфокусированным лазерным лучом. Установка используется в лаборатории для «печати» фотонных интегральных схем, которые являются аналогом микроэлектронных интегральных схем, а также для синтеза ультратонких полупроводниковых материалов, в том числе дихалькогенидов переходных металлов.

Посетить

Чистая комната

Чистая комната — помещение с контролируемой средой, в котором обеспечены стабильная влажность и температура, а также сниженная концентрация частиц пыли. Последнее достигается за счёт сочетания высокоэффективных фильтров и постоянного оттока воздуха наружу. Чистую комнату используют для подготовки и работы с экспериментальными образцами. Пробоподготовка включает жидкостную химическую обработку и общую очистку поверхности, а также обработку растворителями и плазмой. Здесь также выполняют фотолитографию, профилометрию поверхности, наносят на образцы покрытие центрифугированием и напылением. Исследование образцов проводится методами оптической и сканирующей электронной микроскопии. Эта лаборатория необходима для проведения подготовительных работ, связанных с лазерным синтезом и исследованием свойств полупроводниковых 2D-материалов.

Посетить

Лаборатория биофотоники Сколтеха (помещение для проведения оптических измерений)

​​​​​​​Группа фотоники Сколтеха образована в 2018 году. Коллектив лаборатории включает восемь научных сотрудников следующих научных специальностей: биофизика, оптика, биотехнология, химия. Здесь выполняют научные проекты восемь аспирантов и четыре студента. Лаборатория тесно сотрудничает с Центром биовизуализации и спектроскопии Сколтеха. В лаборатории используют последние достижения фотоники, материаловедения и акустики для решения биомедицинских задач, включая диагностику и лечение заболеваний. Особое внимание уделяется развитию методов визуализации и созданию сенсорных устройств для анализа газов и жидкостей, в том числе для жидкой биопсии. В лаборатории создаются наноструктурированные частицы, сигнал от которых может визуализироваться целым рядом применяемых в клинической практике методов: флуоресцентной визуализацией, МРТ, ультразвуковой и оптоакустической томографией. При помощи нашего метода можно будет определить статус ближайших к злокачественной опухоли лимфатических узлов. Другое направление исследований — разработка системы направленной доставки лекарств, которые будут высвобождаться в результате внешнего воздействия, например сфокусированного ультразвука. В рамках данного направления в лаборатории выполняется два проекта: в первом разрабатывается система доставки лекарств для лечения рака предстательной железы, во втором — для лечения осложнений вирусных инфекций. Этот проект выполняется в сотрудничестве с Институтом биоорганической химии РАН (лабораторией академика С. М. Деева). В этом помещении проводятся оптические измерения, в частности характеризация процесса адсорбции наночастиц/полимерных молекул на поверхность пористых микронных и субмикронных частиц, индуцированная кристаллизацией растворителя (замораживанием воды) оптоакустическим методом. Здесь также разрабатываются акустический датчик с оптической схемой считывания для применения в эндоскопических хирургических системах для определения границы «норма — патология» и система оптической визуализации для изучения навигации систем доставки лекарств для лимфатической системы градиентом магнитного поля (технологией магнитного пинцета).

Посетить

Лаборатория биофотоники Сколтеха (помещение для синтеза и характеризации частиц)

​​​​​​​В данном помещении Лаборатории биофотоники осуществляется синтез нано- и микрочастиц, их характеризация методом динамического рассеяния света (определяется размер, электрокинетический потенциал), измерение спектров поглощения и флуоресценции, а также визуализация частиц in vitro (с возможностями ex vivo и in vivo) методами оптоакустической микроскопии и флуоресцентной визуализации.

Посетить

Лаборатория биофотоники Сколтеха (помещение для проведения in vitro экспериментов)

В данном помещении проводят эксперименты с клеточными культурами, с помощью проточной флуоресцентной цитометрии и конфокальной микроскопии проводят эксперименты, целью которых является оценка интернализации частиц (контрастных агентов, систем доставки лекарств) и токсичности.

Посетить