В 2019–2021 годах в Институте физики им. Л.В. Киренского СО РАН реализуется исследовательский проект «Естественные нанослойные материалы, перспективные для преобразования энергии», поддержанный конкурсом мегагрантов Правительства РФ для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих учёных.

Обязательное условие мегагранта – организация молодёжной научной стажировки в лаборатории ведущего учёного ‒ руководителя проекта. На стажировку в Германию из Красноярска были направлены Илья и Михаил Бондаревы, молодые учёные лаборатории магнитных МАХ-материалов Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН, созданной в рамках мегагранта.

Двухмесячная стажировка проходила на физическом факультете Университета Дуйсбурга–Эссена (UDE) и включала обучение работе на аналогичном приобретенному на средства мегагранта научном оборудовании в лаборатории профессора UDE Михаэля Фарле, одного из наиболее известных в мире специалистов в области магнетизма ультратонких плёнок, председателя секции «Магнетизм» Немецкого физического общества.

При активном участии доктора Фарле и других коллег из Германии молодые ученые освоили получение тонких магнитных плёнок методом импульсно-лазерного осаждения на сверхвысоковакуумной установке, провели исследования электронно-транспортных свойств синтезированных тонкоплёночных МАХ-материалов в широком диапазоне температур на установке PPMS для исследования физических свойств твёрдых тел и наноструктур, познакомились с применением ферромагнитного резонанса и электронного парамагнитного резонанса для изучения магнитных характеристик МАХ-материалов и основными принципами работы спектрометра Bruker EXEXSYS E 500.

Лаборатория магнитных МАХ-материалов в рамках выполнения мегагранта запустила установку для напыления тонких пленок. В настоящее время эта лаборатория уже начала выращивать магнитные МАХ-пленки. Поэтому одной из целей поездки было изучить опыт работы коллег из Германии в этом направлении. Также целью было получить общее представление о МАХ-фазах и экспериментальных установках в Университете Дуйсбурга–Эссена, изучить принципы работы систем синтеза, параметры осаждения, характерные для МАХ-фаз, синтезировать тонкую МАХ-пленку и, в качестве дополнительной цели, исследовать низкотемпературный транспорт в пленке оксинитрида титана, выращенной в лаборатории РСЭ ИФ СО РАН.

По итогам стажировки молодые ученые представили доклад. Как рассказал Илья Бондарев, потенциальное применение МАХ-фаз может варьироваться от различных защитных покрытий и электрических контактов до систем охлаждения, магнитных сенсоров и спинтроники. Метод импульсно-лазерного напыления – PLD, имеет свои достоинства (высокие скорости осаждения и точность дозирования материалов) и недостатки (формирование больших кластеров материалов, которые отрицательно влияют на однородность получаемых пленок).

«Можно сказать, что в ходе стажировки были освоены основные принципы PLD и напыления МАХ-пленок. При нашем участии были выращены пленки хром-марганец-галлий–углерод, изучены базовые принципы работы ЭПР-спектрометра и обнаружен переход в сверхпроводящее состояние в пленке оксинитрида титана», — подвел итоги стажировки Илья.

Доклад вызвал оживленную дискуссию у коллег из Института физики СО РАН. Учёные обсуждали технологические детали и другие моменты проведенных экспериментов. После доклада Михаил Бондарев отметил: «Было очень полезно поработать в команде Михаэля Фарле. Интересная работа в коллективе, тесное сотрудничество между людьми. Мы посмотрели, как происходит технологический процесс. Это опыт, который мы сможем применить в нашей лаборатории и поделиться с коллегами. Тем более, мы сейчас всё активнее начинаем заниматься этим направлением. В 2023 году планируется еще одна стажировка технологов в Германии для повышения их квалификации в области синтеза МАХ-фаз».