Научная деятельность

1. Фундаментальные и прикладные исследования закономерностей селективной лазерной обработки твердых материалов.
2. Разработка инновационных методов диагностики механических свойств твердых материалов.
3. Экспериментальные и теоретические исследования в области оптической цифровой микроскопии физиологических жидкостей (например, крови), существенно расширяющие возможности диагностики заболеваний человека, а также являющиеся развитием новых прорывных методов современной медицинской физики.

Во многих твердых материалах существуют нано- и микромасштабные области, определяющие их оптические и механические свойства. К таким материалам относятся не только наноструктурные материалы, но и многие «традиционные» материалы. Это например, элементы лазерной оптики, оптическая прочность и механическая целостность которых лимитируется неоднородными микро- и наноразмерными областями. Оптически неоднородными областями могут быть трещины, поры, поглощающие включения.

Неоднородные области характеризуются повышенной плотностью точечных и линейных дефектов структуры, повышенным содержанием поглощающих неоднородностей. Дефектные области могут быть причиной развития оптического пробоя и механического разрушения макроразмерного оптического элемента. В таких материалах интегральные эксплуатационные характеристики определяются эффектами, получающими развитие в неоднородных областях, имеющих нано- и микроразмеры.

Существуют методы воздействия, направленные на изменение состояния таких дефектов с целью повышения эксплуатационных характеристик материала. Однако влиять на свойства оптически прозрачного материала, оптимизировать его характеристики нужно не столько путем воздействия на весь материал в целом, сколько воздействуя на эти локальные области. Существенным преимуществом таких методов обработки является возможность воздействовать на дефектные области, не затрагивая окружающий материал и не изменяя его свойства.

Таким образом, из всего многообразия методов обработки особый интерес представляют способы воздействия, обеспечивающие возможность эффективного избирательного управления состоянием дефектов.

На кафедре физики проводится разработка новых методов диагностики механических свойств наноструктурных материалов. Создание новых материалов и появление различных направлений их использования обуславливает необходимость разработки разнообразных методик механических испытаний.

До сих пор корректное определение механических свойств многих твёрдых материалов остаётся сложной задачей. Механические свойства некоторых материалов/образцов определить достаточно сложно, равно как и верно интерпретировать полученные результаты. В первую очередь это относится к новым материалам и образцам со специфическими геометрическими параметрами.

В рамках данного направления разработаны новые методы механических испытаний наноструктурных многокомпонентных металлических сплавов. Получено три патента на новые методы механических испытаний.

Предложена аналитическая методика расчета остаточных напряжений листовой заготовки при ее изгибе на трубоформовочном прессе и максимальных напряжений в стенке трубы при экспандировании по технологии JCOE фирмы SMS MEER. Результаты исследования могут быть использованы при производстве стальных труб большого диаметра для магистральных газонефтепроводов и диагностике причин их разрушения.

Исследование физиологических жидкостей является одним из краеугольных камней при диагностике заболеваний в современной медицине. Наиболее традиционным методом, обеспечивающим визуализацию и детальное изучение микрокомпонентов и клеток таких жидкостей, является оптическая микроскопия.

Ключевым направлением исследований лаборатории оптической цифровой микроскопии физиологических жидкостей кафедры физики является развитие и расширение возможностей диагностических методов оптической микроскопии путем объединения трех составляющих.

1. Исследование клеток и других микрокомпонентов физиологических жидкостей проводится в нативном состоянии, с сохранением их структурных, функциональных и биохимических аспектов. При этом значительно упрощается пробоподготовка.

2. Использование широкого круга методов микроскопии: фазовоконтрастной, люминесценцентной, интерференционной, голографической и т.д.

3. Применение приемов машинного зрения, а также нейросетей для автоматизированного анализа микроизображений клеток и микрокомпонентов биологических тканей.

Реализация такого подхода позволит внедрять новые диагностические показатели, а также разрабатывать автоматизированные комплексы микроскопического исследования клеток и иных компонентов физиологических жидкостей, что существенно повысит скорость и достоверность диагностики заболеваний.