Ученые ПГУ создали программу обхода рисков при проектировании изделий с графеном
В Пензенском государственном университете (ПГУ) разработали программу для исследования электромагнитных волн на плоском слое с графеновым покрытием.
Разработка найдет свое применение в инновационных устройствах и приборах для медицины, электроники, в телекоммуникационных сетях. Как уточнили в пресс-службе Главный разработчик ноу-хау - аспирант ПГУ Станислав Тихов является стипендиатом Президента РФ для аспирантов и адъюнктов.
В настоящее время по всему миру, в том числе и в России, активно исследуются перспективы использования графена для создания различных приборов и устройств.
Графен представляет собой тончайшую пленку из атомов углерода (толщиной в один атом). Благодаря своей структуре графен обладает рядом отличительных физических свойств, которые находят применение в различных областях науки и техники.
По словам аспиранта Пензенского госуниверситета Станислава Тихова, научному коллективу удалось найти два неординарных решения для создания устройств на основе графена. Они предлагают такой процесс математического моделирования, который обходит недостатки всех других, известных в мире. Моделирование можно применить при создании волноводов.
Ученые изучают рассеивание электромагнитных волн на плоском слое с графеновым покрытием. Они исследуют волновые характеристики волноведущих структур: каким образом графеновое покрытие влияет на характеристики той или иной волноведущей структуры.
Пензенские ученые предлагают универсальный способ для расчета под любую техническую задачу: и создание электроники, и газовых сенсоров, и солнечных батарей.
«Кроме того, наш метод может оперировать не только с графеном, но и с любым другим двумерным материалом, обладающим свойствами близкими графену — это дисульфид молибдена, черный фосфор», — рассказал аспирант.
Метод математического моделирования способен рассчитать все точно. В ПГУ предлагают рассматривать задачу дифракции для двумерного уравнения Гельмгольца с нелинейными краевыми условиями. Отметим, в мировой практике такую задачу еще не решали. Это позволяет учесть поведение волны и в продольном, и поперечном направлении для графена или графенового покрытия. Кроме того, не требует никаких ограничений на характеристики графена и окружающих его объектов. При этом ученые сводят краевую задачу к гиперсингулярному интегральному уравнению. Для его решения они предлагают аналитический способ обработки гиперсингулярных операторов.
Благодаря уникальным математическим расчетам на базе ПГУ создана программа, способная решить поставленную задачу в небольшие промежутки времени и эффективно. С помощью программы стало возможным подбирать самый выигрышный материал под определенную задачу. Универсальность метода делает программу ученых ПГУ применимой для разных производств.
«Наш продукт поможет разработчикам, заинтересованным в использовании графена и не только, создавать высококлассные продукты. Программа просчитает все риски. Ее можно адаптировать под разные конфигурации волноведущих структур», - добавил Тихов.
В настоящее время научный коллектив исследовал процесс рассеяния ТЕ-поляризованных электромагнитных волн на плоском слое, покрытом графеном. В планах - продолжить рассматривать другие типы волн: ТМ-поляризованные волны, гибридные ТЕ-ТЕ, ТЕ-ТМ и ТМ-ТМ поляризованные волны и материалы (черный фосфор, дисульфид молибдена).
Пензенские ученые работают в рамках стратегии научно-технологического развития России и нового нацпроекта «Молодежь и дети», который продолжил инициативы нацпроекта «Наука и университеты».
