ИОФ РАН Гарнов Сергей Владимирович Институт общей физики

ИОФ РАН Гарнов Сергей Владимирович Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН ИОФРАН «Инновации в теоретической и экспериментальной физике» В лекции приводятся примеры инновационных разработок академической науки в области создания современных производственных и медицинских технологий. Демонстрируются конкретные приборы и установки созданные в последние годы в нашей стране многие из которых не имеют мировых аналогов.

ИОФ РАН Разработки ИОФ РАН по проблемным научнотехническим вопросам ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Институт общей физики им. А. М. Прохорова РАН ИОФ РАН

ИОФ РАН GOOGLE : «laser» – Результатов: примерно 572 000 (0, 45 сек. ) (11. 02. 2015) Результатов: примерно 622 000 (05. 12. 2012) Результатов: примерно 354 000 (30. 05. 2011) Результатов: примерно 145 000 (05. 2010)

ИОФ РАН Лазерный термоядерный синтез В 1962 году Н. Г. Басов и О. Н. Крохин высказывают смелую идею об осуществимости термоядерного синтеза при нагреве мишени излучением лазера, положив начало новому мощному научно-техническому направлению -- лазерному термоядерному синтезу (ЛТС). National Ignition Facility

ИОФ РАН Основатели лазерной эры. Charles Hard Townes , MIT, USA, 1/2 Николай Геннадиевич Басов , ФИАН, СССР, 1/4 Александр Михайлович Прохоров , ФИАН, СССР, 1/4 1915 -2015 гг. 1922 - 2001 гг. 1916 -2002 гг.

ИОФ РАН Нобелевская премия по физике 1964 г. "for fundamental work in the field of quantum electronics, which has led to the construction of oscillators and amplifiers based on the maser-laser principle" construction of : 1) конструирование; проектирование 2) сооружение; постройка 3) строительство; 4) истолкование, объяснение создание: 1) creation, making developing, «за фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию излучателей и усилителей на лазерно-мазерном принципе»

ИОФ РАН Theodore Harold Maiman, 1927 -2007 Т. Мэйман - 16 мая, 1960 Hughes Research Laboratories, California, USA Первая публикация о рубиновом лазере: «Stimulated Optical Radiation in Ruby» T. H. MAIMAN Nature 187, 493 - 494 (6, August, 1960)

ИОФ РАН “In 1960 Maiman invented the first functioning laser in the world while working at Hughes Aircraft Company. His invention was influenced by an article by Arthur L. Schawlow and Charles H. Townes, “Infrared and Optical Masers, ” which appeared in The Physics Review in 1958. In their article the two scholars laid out a theoretical basis for the laser construction and outlined some of its problematic aspects. Maiman became the winner of the race to create the laser, which began in 1959. In addition to the work done at Hughes, other institutions such as Bell Labs, RCA Labs, Lincoln Labs, IBM, Westinghouse, and Siemens also engaged in the project. Maiman, after nine months of creative, yet hard and under-funded, labor succeeded first. The inventor himself explains the success by such factors as his favorable academic background (in electronics and optics), quest for simplicity, unconventional thinking, and a “maverick spirit. ”

ИОФ РАН Генерация оболочечных и инкапсулированных газами наночастиц энергоёмких материалов для получения наномодифицированных топлив, горюче-смазочных материалов, медицинских препаратов, и т. п. значительно превосходящих по своим качественным характеристикам существующие. l

ИОФ РАН Получение наночастиц энергоёмких материалов лазерной абляции в жидкости методом Выброс однородных наночастиц заданных размеров из мишени в результате её плавления импульсом лазерного излучения и действия паров окружающей жидкости

ИОФ РАН Лазерная генерация энергонасыщенных наночастиц Полость, заполненная водородом Наночастицы алюминия с водородом

ИОФ РАН Создание наноструктурированных поверхностей, повышающих характеристики образцов материалов и конструкций техники - снижение заметности в различных диапазонах спектра, изменение характера смачиваемости жидкостями, характера обтекания гидро- и аэродинамическими потоками, более надёжное крепление при помощи клеевых паст поверхностей различных материалов. l

ИОФ РАН Создание микро- и наноструктур на поверхностях твёрдых материалов методом лазерной абляции

ИОФ РАН Лазерное формирование структурированных поверхностей дюралюминий

ИОФ РАН Лазерная десорбция и ионизация биоорганических соединений с наноструктурированных поверхностей и разработка на этой основе нового поколения диагностического оборудования l

ИОФ РАН Лазерный SALDI масс спектрометр лазер подложка с активной поверхностью детектор ионов Лазер вакуумная камера ввод пробы - Nd: YAG с генерацией гармоник (1064 нм, 532 нм, 355 нм и 266 нм). Масс-спектрометр - детектируемые ионы – положительные, отрицательные.

ИОФ РАН Определение наркотиков Героин MH+ = 370 а. е. м. Кокаин MH+ = 304 а. е. м. Кофеин MH+ = 195 а. е. м. 100 молекул/см 3 !

ИОФ РАН Локальная флуоресцентная диагностика при бронхоскопическом обследовании пациента с диагнозом: ранний центральный рак легкого l

Особенностью установки является ИОФширокий спектр используемых лазерных источников РАН возбуждения Лазерный диод 408 nm Выявление ранней опухолевой трансформации слизистых оболочек Аутофлуоресцентная диагностика ранних форм рака (420 -700 нм) Фотодинамическая диагностика (600 -800 нм) DPSS 532 нм Аутофлуоресцентная диагностика рака (550 -700 нм) Фотодинамическая диагностика с (600 -800 нм) Лазерный диод 638 нм Флуоресцентная диагностика с фотосенсибилизаторами из класса фталоцианинов Контроль содержания ФС в биологических тканях при ФДТ рака

ИОФ РАН АУТОФЛУОРЕСЦЕНТНАЯ ДИАГНОСТИКА РАННИХ ФОРМ РАКА Лазерно-индуцированнная аутофлуоресцентная спектроскопия слизистой оболочки бронха при аутофлуоресцентной бронхоскопии пациента с начальным центральным раком легкого (МНИОИ им. П. А. Герцена)

ИОФ РАН • Лазерный анализатор микросостава выдыхаемого воздуха

Лазерный анализатор микросостава выдыхаемого воздуха ИОФ РАН

ИОФ РАН Спектроскопия высокого разрешения молекул в среднем ИК диапазоне с помощью перестраиваемых диодных лазеров. Схема анализатора 13 CO 2/12 CO 2 Аналитическая кювета ПДЛ 13 C-Уреазный дыхательный тест (13 C- УДТ) для НЕИНВАЗИВНОЙ диагностики бактерии Helicobacter Pylori в желудке и двенадцатиперстной кишке Детектор Применения: Диагностика и сопровождение терапии при лечении ГАСТРИТА и ЯЗВЫ ЖЕЛУДКА и ДВЕНАДЦАТИПЕРСТНОЙ КИШКИ Контейнер Микро-помпа Выполнено более 10000 13 C-УДТ

Лазерный уреазный дыхательный тест 13 C-УДТ ИОФ РАН Результаты до и после терапии Динамика при выполнении 13 С-УДТ B C

ИОФ РАН • Многофункциональная лазерная хирургическая система для абляции тканей и литотрипсии

ИОФ РАН Лазерный урологический комплекс Скальпель-коагулятор 1, 064 мкм; 100 Гц; tимп=300 мксек; Ø=400 -1000 мкм; 100 Вт. Лазерный литотриптор l 2 / l 1 = 0, 54/1, 08 мкм; 0, 9÷ 1, 2 мксек; E 2 / E 1 = 30/100 м. Дж. Цифровая видеосистема - отображение в реальном времени; - запись на жесткий диск; - редактирование изображений; - архивация видеофайлов.

ИОФ РАН БЕЗОПАСНОСТЬ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТКАНИ

ИОФ РАН Удаление раковой опухали почки

ИОФ РАН Офтальмологическая эксимерная лазерная система для «Микро. Скан-ЦФП» рефракционной хирургии Ar. F эксимерный лазер 193 нм, диаметр пятна 0. 7 мм, частота повторения 200 Гц, габариты: 1530 х825 х1050 мм, вес: 400 кг. Коррекция гиперметропии и астигматизма методом "летающего пятна " Система слежения за глазом позволяет обеспечить высокое качество операции независимо от подвижности глаза пациента гиперметропия + астигматизм:

ИОФ РАН Терагерцовая спектроскопия: детектирование ( «видение» ) химических (взрывчатых, наркотических) веществ; лекарств, биологических объектов кодеин кокаин сахароза Межмолекулярные колебательные моды ДНК

ИОФ РАН Терагерцовый спектральный диапазон 1 TГц = 1012 Гц cm/mm waves µm-THz waves 0. 01 THz (10 GHz) 1010 Hz 3 cm 0. 33 cm-1 0. 0413 me. V 100 ps 0. 1 THz (100 GHz) 1011 Hz 3 mm 3. 3 cm-1 0. 413 me. V 10 ps IR Visible 1 THz 1000 THz 1012 Hz 300 µm 33. 3 cm-1 4. 13 me. V 1 ps 1013 Hz 30 µm 333 cm-1 41. 3 me. V 100 fs 1014 Hz 3 µm 3333 cm-1 413 me. V 10 fs 1015 Hz 0. 3 µm 33333 cm-1 4. 13 e. V 1 fs ТГц волны способны дать ответ на ряд принципиальных вопросов фундаментальной науки (физика, химия, биология) и прикладной науки (медицина, военные и специальные применения, в том числе антитеррор) UV X-rays

ИОФ РАН Применения ТГц : детектирование ( «видение» ) скрытых объектов и веществ Многие вещества непрозрачные в ВИДИМОМ диапазоне (одежда, дерево, бумага, почва, и т. д. ) прозрачны для ТГц волн. (‘слабое’ фоновое поглощение TГц) С другой стороны, ‘сильное’ селективное поглощение TГц излучения (металлы, ВОДА, тело, и т. д. ). позволяет детектировать «видеть» скрытые объекты.

ИОФ РАН Генерация ТГц фемтосекундными лазерными импульсами Синхротронный источник ETHz=100 µДж, 2 Гц. PTHz= 0. 2 м. Вт Лазерный источник: 28 m. J, 50 fs ETHz= 30 µДж, 100 Гц. PTHz= 3 м. Вт

ИОФ РАН Общий вид макета системы регистрации ТГц изображений Изображение исследуемого объекта ЛПД источник ТГц Приемник ТГц Исследуемый ( «изображаемый» ) объект Система совмещения ТГЦ пучков Исследуемый ( «изображаемый» ) объект – ключ, находится за преградой (гипсокартон толщиной 15 мм) непрозрачной для видимого света, но прозрачной для ТГц.

ИОФ РАН Графен и нанотрубки

ИОФ РАН

ИОФ РАН Can we teach innovation? Innovation requires whole-brain thinking — right-brain thinking for creativity and imagination, and left-brain thinking for planning and execution. Our current approach to education in science and technology, focuses on the transfer of information, developing mostly right-brain thinking by stressing copying and reproducing existing ideas rather than generating new ones. I will show shifting the focus in lectures from delivering information. . Prof. Eric Mazur http: //mazur. harvard. edu/search-talks. php? function=future Благодарю за внимание!