Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Кузьмин Леонид Сергеевич Швеция
Номер договора
11.G34.31.0029
Период реализации проекта
2010-2014
Заведующий лабораторией

По данным на 30.01.2020

31
Количество специалистов
136
научных публикаций
8
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Сотрудники Лаборатории работают над серией проектов, связанных с созданием приемных устройств различных диапазонов волн, способных решать амбициозные задачи космологии. При этом приемные устройства должны быть криостатируемы, т.е. охлаждаемыми до криогенных температур самого глубокого холода.

Название проекта: Разработка сверхвысокочувствительных приемных систем терагерцового диапазона длин волн для радиоастрономии и космических миссий

Приоритет СНТР: а, е



Цели и задачи
Направление исследований: Радиоэлектроника

Цель проекта: Создание в НГТУ лаборатории мирового уровня, вовлеченной в обширную мировую кооперацию разработчиков сверхвысокочувствительной криоэлектронной приемной аппаратуры ТГц-диапазона частот для радиоастрономии и космических миссий

Практическое значение исследования

  • Разработана приемная система, основанная на двумерном массиве антенн с болометрами на холодных электронах (БХЭ) на 345 ГГц для баллонного проекта OLIMPO.
  • Достигнут предельный уровень чувствительности БХЭ, ограниченный фотонным шумом приходящего сигнала.
  • Разработан БХЭ, работающий с рекордным электронным самоохлаждением. Электронная температура абсорбера опускалась до 65 мК при фононной температуре чипа 300 мК.
  • Изобретен резонансный болометра на холодных электронах (РВХЭ) с нанофильтром на кинетической индуктивности сверхпроводящей полоски NbN для многочастотных систем космического телескопа Европейского Космического Агенства ESA-COrE и других миссий.
  • Разработана концепция многочастотного приемного пикселя с нанофильтрами на основе емкости БХЭ и резонансных свойств щелевых антенн для миссии ESA-COrE на частоты 75 и 105 ГГц. Статья в Superconductor Science and Technology отмечена как статья номера с вынесением рисунка на обложку.
  • Разработан счетчик фотонов в диапазоне 3-50 ГГц на туннельных джозефсоновских СИС-переходах для поиска галактических аксионов темной матери. Темновое время переключения составило 6000 секунд, что на пять порядков превышает величины, наблюдавшиеся для ниобиевых СИС-переходов.

Внедрение результатов исследования:

  1. Разработана приемная система на двумерном массиве антенн с болометрами на холодных электронах (БХЭ) на 345 ГГц для баллонного проекта OLIMPO внедряется в проект. Один тестовый образец для проверки воздействия космических лучей уже летал на ОЛИМПО в июне 2018 года. Образцы с двумерными массивами болометров готовятся к следующему запуску ОЛИМПО или LSPE.
  2. Разработанная новая концепция для образцов с нанофильтрами на основе емкости болометров на холодных электронах и резонансных свойств щелевых антенн используется для внедрения в многочастотные системы на 220/240 ГГц для баллонного телескопа LSPE.
  3. Разработанный счетчик фотонов в диапазоне 3-50 ГГц на туннельных Джозефсоновских СИС-переходах используется для международного проекта QUAX, Padova, Italy, для поиска галактических аксионов – предполагаемых частиц темной матери. Cейчас разрабатывается однофотонный счетчик на 14 ГГц для стыковки с высокодобротным резонатором, где предполагается взаимодействие с аксионами в сильном магнитном поле, рождающее фотоны этой частоты.
  4. Разработанный приемный комплекс для исследования астроклимата внедрен в практику исследований атмосферного поглощения на серии площадок действующих и перспективных субТГц-обсерваторий. Выполнено 6 экспедиций, получены уникальные данные об астроклимате, позволяющие радикально повысить качество проектирования обсерваторий и сэкономить весомые ресурсы при строительстве. Среди обсерваторий: САО РАН, «Суффа», «Бадары», Крымская астрофизическая обсерватория, Пущинская радиоастрономическая обсерватория, Карадагская радиоастрономическая научная станция ННГУ. Среди перспективных площадок – поселок Монды, гора Мус-Хая, гора Ай-Петри, Кара-Даг и др.

Образование и переподготовка кадров:

- Разработан и внедрен специальный курс лекций: «Радиоэлектронные устройства для исследования окружающей среды и искусственных объектов» для магистрантов, дополненный серией (5 установок) лабораторных работ и практикумов.

- Организованы стажировки учащихся в ННГУ и НГТУ: 18 студентов по заданию Центра криогенной наноэлектроники прошли практику в партнерских организациях Москвы, Гетеборга и Рима.

- Защиты: 1 докторская диссертация, 3 кандидатские диссертации, 6 выпускных квалификационных работ магистра.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

В 2014 году, после окончания мегагранта, ЛКН была преобразована в Центр Криогенной Наноэлектроники (ЦКН).

Другие результаты:

- Получен патент на полезную модель № 167585 от 10.01.2017 «Многочастотная планарная щелевая антенна типа ракушка на две поляризации», авторы Л.С. Кузьмин, А.В. Чигинев, Е.А. Матрозова, А.С. Соболев.

- Получен патент на полезную модель № 178649 от 16.04.2018 «Двумерный массив кросс-дипольных антенн на две поляризации с болометрами на холодных электронах для аэростатного телескопа ОЛИМПО», авторы Л.С. Кузьмин, А.С. Соболев, А.Л. Панкратов, А.В. Гордеева.

- Получены свидетельства о регистрации пакетов программ № 2014617274, № 2015614275, № 2016616727, № 201661350.

Сотрудничество:

- Технический университет Чалмерса (Швеция): создание экспериментальных образцов болометров, совместные исследования и публикации, студенческие обмены, научные мероприятия

- Римский университет Ла Сапиенца (Италия): запуск обсерваторий на воздушном шаре, совместные исследования и публикации, студенческие обмены, научные мероприятия

- Королевский колледж Холлоуэй (Великобритания): совместные исследования и публикации, студенческие обмены, научные мероприятия


Скрыть Показать полностью
Kuzmin L.
2D Array of Cold-Electron Nanobolometers with Double Polarization Cross-Dipole Antenna. Nanoscale Research Letters 7: 224 (2012).
Oelsner G., Revin L.S., Il’ichev E., Pankratov A.L., Meyer H.-G., Gronberg L., Hassel J. and Kuzmin L.S.
Underdamped Josephson junction as a switching current detector. Applied Physics Letters 103: 142605 (2013).
Kuzmin L. S.
A Resonant Cold-Electron Bolometer with a Kinetic Inductance Nanofilter. IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology 4(3): 314-320 (2014).
Kuzmin L. S., Chiginev A., Matrozova E. and Sobolev A.
Multifrequency Seashell Slot Antenna with Cold-Electron Bolometers for Cosmology Space Missions. IEEE Transactions on Applied Superconductivity 26(3): 1-6 (2016).
Gordeeva A.V., Zbrozhek V.O., Pankratov A.L., Revin L.S., Shamporov V., Gunbina A., and Kuzmin L.S.
Observation of the Photon Noise by Array of Cold-Electron Bolometers. Applied Physics Letters 110: 162603 (2017).
Kuzmin L. S., Sobolev A. S., Gatti C., Di Gioacchino D., Crescini N., Gordeeva A., Il’ichev E.
Single Photon Counter Based on a Josephson Junction at 14 GHz for Searching Galactic Axions. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 28: 2400505 (2018).
Kuzmin L.S., Pankratov A.L., Gordeeva A.V., Zbrozhek V.O., Revin L.S., Shamporov V.A., Gunbina A.A., Masi S. and de Bernardis P.
Realization of Cold-Electron Bolometers with Ultimate Sensitivity due to Strong Electron Self-Cooling. IEEE Xplore: 17631753 (2018).
Gordeeva A.V., Zbrozhek V.O., Pankratov A.L, Revin L.S., Shamporov V.A., Gunbina A.A., Kuzmin L.S.
Observation of Photon Noise by a Parallel-Series Array of Cold-Electron Bolometers. IEEE Xplore: 17618364 (2018).
Kuzmin L.S., Blagodatkin A.V., Mukhin A.S., Pimanov D.A., Zbrozhek V.O., Gordeeva A.V., Pankratov A.L., Chiginev A.V.
Multichroic seashell antenna with internal filters by resonant slots and cold-electron bolometers. Superconductor Science and Technology 32: 035009 (2019).
Mukhin A. S., Kuzmin L. S., Chiginev A. V., Blagodatkin A. V., Zbrozhek V. O., Gordeeva A. V., and Pankratov A. L.
Multifrequency seashell antenna based on resonant cold-electron bolometers with kinetic Inductance Nanofilters for CMB measurements. AIP Advances 9: 015321 (2019).
Фотоальбомы
Понедельник , 02.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Светоизлучающие углеродные квантовые наноструктуры

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»

Нанотехнологии

Санкт-Петербург

Рогач Андрей

Германия

2018-2020

Лаборатория функциональных алюмосиликатных наноматериалов

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина»

Нанотехнологии

Москва

Львов Юрий Михайлович

США, Россия

2017-2021

Международная лаборатория гибридных фотонных наноматериалов

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Нанотехнологии

Москва

Ракович Юрий Петрович

Ирландия, Беларусь

2017-2021