2. Фундаментальные поисковые исследования, необходимые для достижения перечисленных результатов

Фундаментальные исследования, включающие изучение и описание основных закономерностей транспорта спин-поляризованных электронов, его взаимосвязи с кинетикой заряда в металлах, полупроводниках, органических соединениях и гибридных наноструктурах на их основе с целью управления спиновым транспортом внешними воздействиями. Поисковые исследования, связанные с разработкой теоретических основ эффектов самоорганизации при изготовлении устройств наноэлектроники и включающие исследования ионного и электронного переноса в наноматериалах, теорию электропроводности одно- и двумерных материалов.

Фундаментальные поисковые исследования, включающие разработку основ концепции синтеза новых материалов для нанофотоники и нелинейной оптики на основе квантовой оптики.

3. Проблемно-ориентированные исследования, необходимые для достижения перечисленных результатов

Проблемно-ориентированные исследования, направленные на создание спин-клапанных систем для магниточувствительных датчиков широкого назначения, оперативной магнитной памяти на магниторезистивных материалах (MRAM), а также на синтез гибридных металло-полупроводниковых и металлоорганических наноструктур и углеродных наноструктур на основе эффектов самоорганизации.

Проблемно-ориентированные исследования, направленные на разработку технологий получения изделий нанофотоники и нелинейной оптики и определение их основных характеристик.

4. Прикладные исследования, необходимые для достижения перечисленных результатов

Отработка процессов литографии субмикронного и наноуровней, необходимых для создания реальных приборов и устройств на основе планарных наноструктур. Поиск, разработка и синтез новых материалов и наносистем с высокой спиновой поляризацией носителей заряда.

Прикладные исследования по изготовлению опытных образцов новых устройств нанофотоники и нелинейной оптики. Сравнительные испытания для определения и сравнения характеристик предлагаемых изделий с ранее имеющимися разработками.

5. Инфраструктурные решения, необходимые для достижения перечисленных результатов

Для выполнения научно-исследовательских работ и внедрения полученных результатов потребуется развитие инфраструктуры и создание специализированного центра спиновой наноэлектроники на базе Уральского отделения РАН и Уральского федерального университета, а также сети взаимосвязанных с ним исследовательских комплексов в институтах РАН, ведущих научных организациях, центрах, федеральных и национальных исследовательских университетах и промышленных предприятиях.

Для выполнения исследовательских работ целесообразно также создать инфраструктуру в виде Центра оптических нанотехнологий.

Тематическая область «Диагностические системы»

В данной тематической области планируется достижение следующих общих результатов:

• создание новых способов диагностирования внутренней структуры материалов, основанных на взаимодействии различных физических полей;

• разработка новых информационных параметров, характеризующих качество диагностируемого объекта.

В рамках данной тематической области предполагается развитие следующих ключевого направления задельных исследований:

Разработка перспективных диагностических систем, основанных на новых принципах взаимодействия физических полей, и создание конкурентоспособных технологий, обеспечивающих высокую информативность и достоверность результатов, полученных в ходе исследования внутренней структуры объектов.

1. Результаты, которые могут быть получены к 2020–2030 гг.

Исследования должны обеспечить появление к 2020–2030 гг. структурированных процессов взаимодействия различных физических полей при их прохождении через материалы с различными физико-механическими характеристиками. Кроме того, будут определены критерии и принципы источников формирования и приема физических полей, несущих информацию о внутренней структуре объекта.

2. Фундаментальные поисковые исследования, необходимые для достижения перечисленных результатов

Фундаментальные поисковые исследования, включающие разработку физико-математических моделей и получение закономерностей поведения физических полей при их взаимодействии со структурными отклонениями и нарушениями сплошности материалов. Получение комплекса сведений о новых информационных параметрах, характеризующих качество диагностируемого объекта.

3. Проблемно-ориентированные исследования, необходимые для достижения перечисленных результатов

Проблемно-ориентированные исследования, направленные на создание новых подходов к реализации оптимальных способов возбуждения и приема источников информации взаимодействующих физических полей. Создание математических моделей и алгоритмов обработки информации, полученной об объекте. Решение задачи оптимизации информационных характеристик.

4. Прикладные исследования, необходимые для достижения перечисленных результатов

Прикладные исследования, включающие создание технологичных основ диагностирования материалов различной природы и с неоднородными физико-механическими характеристиками. Проведение исследований применительно к конкретным материалам. Формулирование основных технических требований к созданию новых диагностических систем.

5. Инфраструктурные решения, необходимые для достижения перечисленных результатов

Для выполнения исследовательских работ целесообразно создать отдельную структуру в рамках Российского национального центра по материаловедению.