Институт физики твёрдого тела РАН

Институт физики твёрдого тела РАН (ИФТТ РАН) — научно-исследовательское учреждение Российской академии наук, специализирующееся на фундаментальных и прикладных исследованиях в области физики конденсированного состояния, физического материаловедения и нанотехнологий. Расположен в городе Черноголовка Московской области. Полное официальное наименование — Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физики твёрдого тела Российской академии наук».

История

Институт был основан 15 февраля 1963 года постановлением Президиума Академии наук СССР. Его создание было инициировано выдающимся физиком, академиком Георгием Вячеславовичем Курдюмовым, который стал первым директором и возглавлял институт до 1973 года. Основной целью создания ИФТТ было формирование в СССР мощного научного центра, способного проводить исследования на мировом уровне в области физики твёрдого тела — одной из наиболее динамично развивающихся отраслей физики середины XX века.

Первоначально институт располагался в Москве, однако в 1965 году началось строительство его постоянного комплекса в Научном центре РАН в Черноголовке. Переезд в новый кампус был завершён к началу 1970-х годов, что позволило значительно расширить экспериментальную базу и штат сотрудников. В 1973 году директором института стал академик Юрий Андреевич Осипьян, который руководил ИФТТ на протяжении более 30 лет, до 2004 года. Под его руководством институт вышел на передовые позиции в ряде направлений физики конденсированного состояния.

В 2004 году директором был избран член-корреспондент РАН Владимир Михайлович Пудалов, а в 2015 году его сменил член-корреспондент РАН Алексей Анатольевич Левченко, который занимает пост директора по настоящее время. В 2007 году ИФТТ РАН получил статус «Государственного научного центра Российской Федерации», который был подтверждён в 2013 и 2018 годах. В 2013 году, в ходе реформы Российской академии наук, институт был передан под научно-методическое руководство РАН, оставаясь в ведении Федерального агентства научных организаций (ФАНО), а затем — Министерства науки и высшего образования РФ.

Основные научные направления

ИФТТ РАН проводит исследования по широкому спектру фундаментальных и прикладных проблем физики твёрдого тела. Ключевые направления включают:

Физика низких температур и сверхпроводимость

Институт является одним из мировых лидеров в изучении высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП). Здесь были получены и исследованы монокристаллы купратных сверхпроводников, пниктидов и других новых классов ВТСП-материалов. Изучаются механизмы сверхпроводимости, фазовые переходы, свойства вихревых решёток и квантовые осцилляции. В ИФТТ созданы уникальные криогенные установки для измерений в диапазоне температур от 0,3 К до 300 К в сильных магнитных полях до 20 Тл.

Физика прочности и пластичности

Зародившееся в стенах института научное направление — физика прочности и пластичности твёрдых тел. Исследуются механизмы деформации, разрушения, дислокационная структура материалов, влияние точечных дефектов и примесей на механические свойства. Разработаны методы получения и изучения нанокристаллических и аморфных материалов с рекордными прочностными характеристиками.

Кристаллофизика и рост кристаллов

ИФТТ РАН располагает одним из крупнейших в России центров по выращиванию монокристаллов. Здесь выращиваются кристаллы тугоплавких оксидов (сапфир, иттрий-алюминиевый гранат, лангасит), полупроводников (кремний, германий, арсенид галлия), а также кристаллы для лазерной техники и оптоэлектроники. Разработаны технологии получения кристаллов с заданными свойствами, в том числе легированных редкоземельными элементами.

Физика поверхности и тонких плёнок

Изучаются структура, электронные и оптические свойства поверхности твёрдых тел, процессы адсорбции и катализа, рост тонких плёнок и наноструктур. Методами сканирующей зондовой микроскопии, электронной спектроскопии и дифракции медленных электронов исследуются атомные и электронные рельефы поверхности. Создаются многослойные структуры для спинтроники и наноэлектроники.

Физика магнитных явлений

Исследуются магнитные фазовые переходы, магнитоупругие эффекты, спин-зависимый транспорт, магнитные свойства низкоразмерных систем (наночастиц, тонких плёнок, мультислоёв). Разрабатываются новые магнитные материалы для устройств записи и хранения информации, а также для спинтронных приборов.

Физика полупроводников и диэлектриков

Изучаются электронные, оптические и фотоэлектрические свойства полупроводниковых материалов и структур, в том числе квантовых ям, квантовых точек и сверхрешёток. Исследуются процессы переноса заряда, фотолюминесценция, эффекты размерного квантования. Разрабатываются новые материалы для солнечной энергетики, светодиодов и фотодетекторов.

Экспериментальная база

Институт оснащён уникальным парком научного оборудования, включающим:

• Криогенные комплексы: рефрижераторы растворения (до 0,01 К), гелиевые сжижители, магниты с полем до 20 Тл.
• Рентгеновские установки: дифрактометры (в том числе с вращающимся анодом), спектрометры для малоуглового рассеяния, рентгеновская топография.
• Сканирующие зондовые микроскопы: атомно-силовые, туннельные, магнитные — для исследования поверхности с атомным разрешением.
• Электронные микроскопы: просвечивающие (ПЭМ) и сканирующие (СЭМ) с возможностью элементного анализа.
• Спектроскопические комплексы: установки для комбинационного рассеяния света, инфракрасной (ИК) и ультрафиолетовой (УФ) спектроскопии, фотоэлектронной спектроскопии (XPS, UPS).
• Технологические линии: установки для молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ), магнетронного распыления, лазерной абляции, зонной плавки, выращивания кристаллов методами Чохральского и Бриджмена.

Образовательная деятельность

ИФТТ РАН активно участвует в подготовке научных кадров. На базе института действуют:

• Базовая кафедра «Физика твёрдого тела» Московского физико-технического института (МФТИ).
• Филиал кафедры физики твёрдого тела Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.
• Аспирантура по специальностям «Физика конденсированного состояния», «Физика низких температур», «Физика полупроводников» и другим.

Ежегодно институт принимает на практику и стажировку студентов и аспирантов из ведущих вузов России. Многие выпускники аспирантуры ИФТТ становятся сотрудниками института и других научных центров.

Международное сотрудничество

Институт поддерживает научные связи с десятками зарубежных организаций, включая:

• Институт физики твёрдого тела им. Макса Планка (Штутгарт, Германия).
• Национальная лаборатория сильных магнитных полей (Тулуза, Франция).
• Институт физики твёрдого тела (Токио, Япония).
• Университеты Кембриджа, Оксфорда, Стэнфорда, Токио и другие.

Совместные проекты реализуются в рамках программ Европейского союза (например, 7-я Рамочная программа, Horizon 2020), а также двусторонних соглашений с научными фондами Германии (DFG), Франции (CNRS), Китая (NSFC) и других стран. Сотрудники ИФТТ регулярно участвуют в международных конференциях и симпозиумах.

Достижения и награды

За годы работы институт получил ряд значимых научных результатов, признанных мировым сообществом:

• Открытие и исследование новых классов высокотемпературных сверхпроводников.
• Разработка теории прочности и пластичности кристаллов с учётом дислокационной структуры.
• Создание уникальных методов выращивания монокристаллов тугоплавких оксидов.
• Обнаружение эффекта гигантского магнитосопротивления в некоторых магнитных структурах.
• Разработка наноматериалов для водородной энергетики и катализа.

Сотрудники института являются лауреатами Государственных премий СССР и Российской Федерации, премий имени А.Ф. Иоффе, П.Л. Капицы, Дж. Бардина (США), а также награждены орденами и медалями. Институт награждён орденом Трудового Красного Знамени (1975).

Структура

В состав ИФТТ РАН входят несколько научных отделов и лабораторий:

• Отдел физики низких температур и сверхпроводимости.
• Отдел физики прочности и пластичности.
• Отдел кристаллофизики и роста кристаллов.
• Отдел физики поверхности и тонких плёнок.
• Отдел физики магнитных явлений.
• Отдел физики полупроводников и диэлектриков.
• Центр коллективного пользования «Физика твёрдого тела» (ЦКП ФТТ), предоставляющий оборудование для внешних пользователей.

Известные сотрудники

В разные годы в институте работали выдающиеся физики:

• Георгий Вячеславович Курдюмов (1902–1996) — основатель и первый директор, академик АН СССР, один из создателей физики прочности и пластичности.
• Юрий Андреевич Осипьян (1931–2008) — директор в 1973–2004, академик РАН, Герой Социалистического Труда, лауреат Государственной премии СССР.
• Владимир Михайлович Пудалов (род. 1946) — директор в 2004–2015, член-корреспондент РАН, специалист в области сверхпроводимости.
• Алексей Анатольевич Левченко (род. 1962) — действующий директор, член-корреспондент РАН, специалист в области физики низких температур.
• Александр Фёдорович Андреев (1939–2023) — академик РАН, лауреат Государственной премии СССР, один из основателей теории сверхтекучести и сверхпроводимости.
• Владимир Иосифович Нижанковский (род. 1940) — член-корреспондент РАН, специалист в области физики магнитных явлений.

Источники

• Официальный сайт Института физики твёрдого тела РАН (www.issp.ac.ru).
• Постановление Президиума АН СССР от 15 февраля 1963 г. № 42 «Об организации Института физики твёрдого тела».
• Устав ФГБУН «Институт физики твёрдого тела Российской академии наук».
• Материалы юбилейной сессии, посвящённой 50-летию ИФТТ РАН (2013).
• Большая российская энциклопедия: статья «Физика твёрдого тела» (том 33, 2017).
• Научные отчёты ИФТТ РАН за 2010–2023 гг.