Терагерцовые технологии сегодня активно развиваются и сфера их применения весьма широка: от медицины (ТГц-излучения используют в медицинских томографах) до безопасности. В частности, с помощью терагерцовой спектроскопии можно анализировать химический состав и структуру материалов без их повреждения.
В настоящее время для разных задач созданы различные ТГц-излучатели. Среди них фотопроводящие антенны (ФПА) – экономичные и простые в изготовлении устройства, генерирующие терагерцовое излучение. Однако у ФПА есть недостаток – низкая эффективность преобразования энергии. Для генерации волн в ТГц-диапазоне с помощью ФПА используют преобразование лазерных лучей, однако лишь небольшая доля исходных импульсов "превращается" в ТГц-излучение, а большая часть энергии теряется в процессе.
Ученые ОСВЧПЭ им. В.Г. Мокерова Центра перспективной микроэлектроники НИЦ "Курчатовский институт" совместно с коллегами из ИОФ РАН предложили оригинальное и эффективное решение для генерации терагерцового излучения – одномерный массив, состоящий всего из семи единичных ФПА с топологией типа "диполь". Перед изготовлением устройства исследователи на основе компьютерного моделирования выявили принципиальное влияние поглощенной мощности лазерного возбуждения и периода массива на процесс формирования диаграммы направленности ТГц-излучения. Несмотря на относительную простоту конструкции массива, он оказался в 11 раз эффективнее единичной ФПА.
– Конструкция массива подобрана с учетом корректного выбора периода по отношению к поглощенной мощности лазерного возбуждения, поэтому она обеспечивает максимально эффективную перекачку энергии в основной лепесток диаграммы направленности антенны. Если в массиве больше двух элементов, то в диаграмме направленности всегда появляются боковые лепестки. Это похоже на то, как формируется дифракционная картина при прохождении света через узкую щель. В нашем случае мы подобрали параметры массива таким образом, что влияние боковых лепестков не значительно, – говорит Дмитрий Пономарев, заместитель руководителя ОСВЧПЭ им. В.Г. Мокерова.
Одномерный массив – промежуточный вариант между единичной ФПА и широкоапертурным ФПА-излучателем – то есть источником большой площади. Последние, хотя и обеспечивают генерацию более мощных ТГц импульсов, значительно сложнее в топологии и требуют больше ресурсов на изготовление. А конструкция, предложенная учеными Курчатовского института, гораздо проще и при этом незначительно уступает источникам большой площади по эффективности преобразования энергии.
Результаты работы опубликованы в журнале Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves.

Российский научный фонд (РНФ) подвел итоги 2025 года. Ведущие ученые из экспертных советов РНФ отобрали десять наиболее ярких достижений российской науки, поддержанных Фондом. Среди них – проект совместного коллектива исследователей из НИЦ "Курчатовский институт" и Дальневосточного федерального университета, отмеченный в номинации "Инженерные науки".
Ученые создали и исследовали новый материал — двумерный альтермагнетик толщиной всего в один монослой. Это открывает путь к спинтронным устройствам будущего — энергоэффективной памяти и логическим схемам компьютеров на основе спина электрона.
Традиционно, магниты делятся на два класса — ферромагнетики и антиферромагнетики. Недавно открытые альтермагнетики сочетают в себе лучшие свойства этих двух классов, что ранее считалось невозможным: значительные спиновые сигналы при отсутствии мешающих работе устройств рассеянных магнитных полей.
Однако, современная электроника требует наноматериалов на уровне монослоя, интегрированных с кремниевой технологической платформой.
Ученые решили эту задачу, синтезируя на кремнии пленки на основе редкоземельного элемента гадолиния, уменьшая их толщину — от сотен атомных слоев до монослоя. Полученные пленки продемонстрировали все ожидаемые свойства альтермагнетиков. Переход к двумерному пределу позволил получить максимальные спиновые сигналы. Для различных приложений получены как металлические, так и полупроводниковые материалы. Последующие исследования позволили создать аналогичные редкоземельные альтермагниты на германиевой платформе.
Разработанная авторами технология делает возможным создание новых спинтронных устройств, в которых информация передается не только зарядом электрона, но и его спином. Это позволит осуществить переход к чипам с предельно низким энергопотреблением, которые работают быстрее, чем современные компоненты электроники.
 

Специалисты ФИЦ «Институт катализа СО РАН» при поддержке Российского научного фонда разрабатывают каталитические системы для превращения отработанных пищевых масел в экологически чистые компоненты для авиационных топлив. Эти добавки позволяют значительно снизить углеродный след авиации.
Ежегодно в результате сгорания авиационного топлива в атмосферу попадают миллионы тонн вредных для окружающей среды соединений — в 2024 году этот показатель для углекислого газа превысил 940 млн тонн. В связи с повесткой нулевых выбросов развивается производство экологичного авиационного топлива из возобновляемого сырья (прим.: SAF — Sustainable Aviation Fuel). Выбросы парниковых газов от сгорания SAF сопоставимы с выбросами от авиакеросина, но вклад при сгорании топлив растительного происхождения принято считать близким к нулю, а загрязнение при производстве SAF значительно меньше, чем при производстве авиатоплива на основе ископаемого сырья. За счет этого углеродный след при использовании SAF сокращается почти на 80 %. Ежегодный объем промышленного синтеза SAF приближается к 2 млн тонн, но крупные компании планируют к 2050 году увеличить выпуск до 500 млн тонн.
Экологичное авиатопливо производят из разного сырья — биомассы, животных жиров, целлюлозы, отработанных пищевых масел. Последний вид дешевле нефтяного сырья, рынок его составляет порядка $7 млрд. В ходе производства топлива по технологии HEFA (прим.: Hydroprocessed Esters аnd Fatty Acids) масла очищают от кислорода с помощью водорода, в результате чего образуется смесь углеводородов, которую затем подвергают крекингу и изомеризации. Из очищенного и подготовленного сырья можно получать биокомпоненты для авиационного топлива, дизеля и бензина.
Есть два подхода с применением процесса HEFA. Первый подразумевает получение жидких моторных топлив в две ступени: гидродеоксигенация для удаления кислорода с получением нормальных алканов и гидроизомеризация для улучшения эксплуатационных свойств углеводородов. Во втором, одноступенчатом, процессе гидродеоксигенация/гидроизомеризация и частично гидрокрекинг могут проходить одновременно с использованием одного катализатора, что эффективнее с точки зрения затрат. Ученые ФИЦ «Институт катализа СО РАН» исследуют катализаторы для второго типа реакций.
«Мы хотим выяснить, как сделать катализаторы переработки пищевых масел более эффективными, качественными и надежными. Мы сосредоточимся на исследовании подходов к приготовлению формованных носителей на основе цеолитов, а также нанесению активного компонента на них, чтобы выяснить, как стадии приготовления влияют на свойства катализаторов. Эти системы должны эффективно удалять кислород, а также участвовать в ряде сложных реакций, которые позволяют использовать компоненты переработки в составе авиационных топлив», — рассказывает руководитель проекта РНФ, заведующий Лабораторией катализаторов и материалов малотоннажных химических процессов ИК СО РАН, к.х.н. Роман Кукушкин.
пециалисты займутся изучением катализаторов на основе никеля и молибдена, нанесенных на цеолитсодержащий материал. Использование таких бифункциональных катализаторов несульфидной природы дает возможность получать изомеризованные алканы, в результате одноступенчатой гидрообработки растительных липидов.

ФИЦ «Институт катализа СО РАН» и Университет электронных наук и технологий Китая при поддержке Российского научного фонда работают над технологией энергоэффективного получения водорода из биомассы. Ученые будут исследовать и создавать каталитические системы для выделения этого газа из продукта разложения крахмала и глюкозы — муравьиной кислоты.
Технологии хранения и синтеза водорода активно развиваются в связи с текущей экологической повесткой. На сегодняшний день Россия производит порядка 7 % водорода на мировом рынке, а к 2030 году планируется повысить этот показатель до 20 %. Муравьиную кислоту рассматривают как перспективный и эффективный носитель водорода благодаря ее доступности, стабильности и низкой токсичности. 
Ученые Института катализа СО РАН и Университета электронных наук и технологий Китая решают блок задач по разработке каталитических систем для двухстадийного процесса синтеза водорода: сначала производства муравьиной кислоты из биомассы — крахмала и глюкозы, а затем получения из нее водорода. Температура существующих процессов синтеза водорода из природного газа или угля с водяным паром превышает 700 °C. Двухстадийное получение водорода из биомассы позволит снизить температуру до 150 °C. Работы ведутся в рамках гранта РНФ (№ 25-43-02194), который курирует научный руководитель ФИЦ «Институт катализа СО РАН» академик РАН Валентин Пармон.
«Мы хотим фундаментально развить тему использования катализаторов, в которых активными центрами выступают отдельные атомы. Специалисты нашего института умеют делать азотсодержащие носители, в том числе на базе углерода, которые позволяют стабилизировать эти центры. Особенности проекта следующие — разработка моноатомных и двойных моноатомных катализаторов для обеих стадий конверсии биомассы, изучение образования водорода из муравьиной кислоты с использованием гетерогенных катализаторов в жидкой и в газовой фазе, а также соединений из растворов, полученных в результате гидролиза и окисления биомассы. Кроме того, в проект заложены квантово-химические расчеты механизмов взаимодействия каталитических систем с муравьиной кислотой», — говорит ведущий научный сотрудник Отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН к.х.н. Николай Громов.
Носители для моноатомных катализаторов будут исследовать старший научный сотрудник Отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН к.х.н. Дмитрий Булушев и ведущий научный сотрудник Отдела гетерогенного катализа и Центра НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе ИК СО РАН д.х.н. Ольга Подъячева. Они займутся подбором оптимальных условий синтеза катализаторов, жидкофазным разложением муравьиной кислоты, испытаниями в газовой фазе, а также установлением механизмов реакций.
«Катализаторы с атомарными центрами, стабилизированными азотными центрами носителя, часто показывают активность выше, чем системы с наночастицами. Также важен вопрос селективности, потому что нам не нужны побочные продукты в виде CO и воды. Оказалось, что на моноатомных катализаторах селективность достигает 99 %, и водород в итоге фактически не содержит примесей монооксида углерода», — рассказывает Дмитрий Булушев.
Как отмечает профессор Университета электронных наук и технологий Китая Куанжун Сянг, международное сотрудничество помогает быстрее развивать водородные технологии: 
«В проекте мы будем отвечать за разработку и оценку эффективности фотокаталитического получения водорода с использованием одноатомных и биметаллических каталитических материалов на основе переходных металлов. Международное сотрудничество ускоряет развитие водородных технологий, так как коллективы делятся взаимодополняющими знаниями, совместно используют ресурсы, вместе работают над преобразованием солнечной энергии в чистую химическую энергию».