Постановлением Президиума РАН от 16.02.2010 молодым сотрудникам кафедры Зайцеву Дмитрию Леонидовичу, Неумоину Константину Анатольевичу и Сафонову Максиму Владимировичу была присуждена золотая медаль в области создания новой научно-технической продукции научного и прикладного значения.
Этой престижной награды они были удостоены за разработку высокоточного молекулярно-электронного устройства для определения направления на географический север (North Seeking Device). Предполагается, что это устройство найдет обширное применение в различных задачах навигации: от ориентирования на местности туристических групп до высокоточного позиционирования объектов военного назначения.
На сегодняшний день наиболее распространенные методы позиционирования, такие как магнитный компас и инерциальные системы навигации (IMU) не обладают достаточной помехоустойчивостью, а технологии GPS/ГЛОНАСС, основанные на внешних сигналах, неприменимы для позиционирования подводной аппаратуры, навигации под землей, а также решения ряда важных задач военно-промышленного комплекса.
Ученые из МФТИ предложили принципиально новый метод решения этой проблемы, создав высокоточное автономное устройство определения азимута на основе молекулярно-электронного углового акселерометра. Принцип действия этого прибора довольно прост: вектор угловой скорости Земли непосредственно находят из показаний акселерометра, вращающегося вокруг оси, ортогональной оси его чувствительности. Сам молекулярно-электронный акселерометр основан на физических процессах диффузионного переноса заряда в условиях вынужденной конвекции, возникающей под действием внешнего ускорения. Роль инерционной массы в нем играет жидкость, что определяет высокую чувствительность и низкий уровень собственных шумов этого типа датчиков в области низких и сверхнизких частот.
Элементная база этих акселерометров была разработана сотрудниками кафедры еще в 2006 году, тогда же были проведены работы по их точной калибровке. Однако проводить исследования в рамках задач прецизионного позиционирования стало возможно лишь в прошлом году после приобретения необходимого оборудования: одноосного имитатора движений Actidyn ST1144C. С его помощью были измерены параметры опытных образцов North Seeking Device (NSD): при достигнутой на сегодняшний день точности ошибка определения направления на географический север составляет всего лишь 0,2° на широте Москвы. По уровню шума, частотному и динамическому диапазону NSD также превосходит существующие микромеханические и волоконно-оптические аналоги. И на этом его преимущества не исчерпываются: по прогнозам приятно удивить инвесторов должна цена устройства. Как прояснил один из разработчиков прибора Дмитрий Зайцев: «На данном этапе цена продукции не определена, и в будущем будет формироваться с учетом потребности на рынке. Но определенно можно сказать, что она будет существенно ниже разрабатываемых в настоящее время систем». Это связано с тем, что NSD строится на элементной базе, уже вышедшей в серийное производство и имеющей сравнительно низкую себестоимость.
Неудивительно, что еще на этапе разработки NSD привлек внимание потенциальных инвесторов и потребителей. Устройством заинтересовались ведущие российские научные и производственные организации, такие как Институт Проблем Морских Технологий Дальневосточного отделения РАН и ЗАО «Лазекс» - производитель инерциальных систем навигации. Особый интерес к результатам проекта был продемонстрирован со стороны израильского военно-промышленного концерна RAFAEL. Это предприятие - один из мировых лидеров в ракетостроении, производстве космических ракетоносителей, систем ПВО, беспилотных катеров и других оборонных разработок, требующих высокоточного позиционирования.
Кроме того традиционный интерес к результатам исследования проявил давний партнер центра молекулярной электроники МФТИ – американская компания MetTech inc.
В 2009 году проект молодых ученых принимал участие в конкурсе «У.М.Н.И.К.», проходившем при участии Инновационного Центра МФТИ, благодаря чему получил финансовую поддержку от Ф. Бортника.
В настоящее время работы по данному проекту ведутся при финансовой поддержке ООО «Р-сенсорс», и Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, в рамках программы «УМНИК». К концу текущего года планируется провести натурные испытания изделия и перейти к этапу опытно-конструкторских разработок.
В завершении хочется заметить, что потенциал молекулярной электроники в сфере производства миниатюрных датчиков еще очень велик. По словам авторов проекта, область применения молекулярно-электронной технологии расширяется от высокочувствительных сейсмометров до миниатюрных акселерометров и гироскопов. Причем полученные на сегодня теоретические и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что гироскопы, созданные на принципах молекулярной электроники, будут с успехом заменять твердотельные и, во многих случаях, волоконно-оптические аналоги при решении задач навигации и управления подвижными объектами. А это значит, что перед МФТИ открываются широкие перспективы в использовании разработанных технологий для создания приборов на новых физических принципах.
