В лаборатории веществ особой чистоты Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук проводятся исследования, которые можно сравнить с процессом отделения зёрен, как в сказке о Золушке.
Здесь сотрудники занимаются очисткой веществ от различных примесей с использованием современного оборудования. По словам старшего научного сотрудника Олега Трошина, каждая субстанция содержит примеси, которые могут негативно влиять на здоровье. Например, артезианская вода может содержать растворённые соли, превышение которых может вызвать серьёзные проблемы со здоровьем. Поэтому её необходимо очищать.
В условиях современного прогресса высокотехнологичные отрасли не могут обходиться без чистых веществ. В некоторых случаях требования к содержанию примесей строгие, достигая значений в 10 – 7 – 10 – 9%. Для наглядности можно представить необходимость найти одного инопланетянина среди всего населения Земли.
Лаборатория в Нижнем Новгороде осуществляет исследования высокочистых веществ, применяя методы ректификации, зонной плавки и другие технологии для достижения необходимого уровня очистки. Ключевым аспектом является определение содержания примесей на низком уровне.
Лаборатория аналитической химии ИХВВ РАН под руководством доктора химических наук А. Ю. Созина применяет разнообразные методики для выявления как примесного, так и изотопного состава чистых веществ. Эти исследования играют важную роль в обеспечении высоких стандартов качества в науке и производстве.
Атомные близнецы — это технология получения изотопов кремния и германия, разработанная в ИХВВ РАН, представляющая собой успешный пример внедрения научных исследований в производство с высокой добавленной стоимостью.
Например, изотоп кремния-28 значительно превышает в цене золото, достигая стоимости в пять раз больше. Высокочистые монокристаллы кремния-28 играют ключевую роль в международном проекте по уточнению постоянной Авогадро для создания точного эталона килограмма, как подчеркивает Олег Трошин.
В лабораториях также проводятся исследования по получению и изучению свойств изотопов других химических элементов. Наличие различных изотопов химического элемента, отличающихся числом нейтронов при одинаковом количестве протонов, подчеркивает разнообразие свойств, что можно сравнить с близнецами, похожими внешне, но отличающимися по характерам.
Чистые вещества находят широкое применение в производстве полупроводников, оптических материалов и ядерных технологий. Кремний и германий являются наиболее распространенными материалами в полупроводниковой промышленности и в настоящее время привлекают особое внимание, так как изотопы этих элементов являются ключевыми для разработки квантовых устройств.
Исследования в сфере квантовых вычислений активно проводятся в развитых странах. Научные разработки ИХВВ РАН приложены к Дорожной карте по развитию высоких технологий, включая «Квантовые вычисления» в России.
Лаборатория получает высокочистые вещества как для собственных исследований, так и по заказам других научных организаций, как отечественных, так и зарубежных, включая запросы из Китая.
За последние два года ученые ИХВВ РАН получили и детально изучили свойства всех пяти естественных изотопов германия с 70 по 76. Кроме этого, продолжается работа по получению и исследованию изотопно обогащенных соединений, включая разработку новых методик синтеза и анализа специализированных газов для радиэлектронной промышленности в России.
