Лаборатория физики наноструктур НИИЯФ МГУ

Число
публикаций
Общее число
цитирований
Индекс
Хирша
201
4276
30
202
4446
31
272
5124
33
Необходимо авторизоваться.

Организация

  • МГУ им. Ломоносова

Области науки

  • Нанотехнологии
  • Спинтроника
  • Физика твердого тела

Чем мы занимаемся?

Теоретическое исследование процессов в наноструктурах, состоящих из сверхпроводящих, нормально-металлических, ферромагнитных и диэлектрических материалов. Конструирование и исследование параметров устройств на основе таких структур (аналоговые и цифровые устройства, нейросети).  

Используемые методы

  • Теория квантовой механики/молекулярной механики (КМ/ММ)
Михаил Куприянов
Заведующий лабораторией
Игорь Соловьев
Ведущий научный сотрудник
Хапаев Михаил Михайлович
Михаил Хапаев
Старший научный сотрудник
Преснов Денис Евгеньевич
Денис Преснов
Старший научный сотрудник
Сергей Бакурский
Старший научный сотрудник
Андрей Щеголев
Научный сотрудник
Вожаков Всеволод Андреевич
Всеволод Вожаков
Младший научный сотрудник
Неило Алексей Александрович
Алексей Неило
Младший научный сотрудник
Скрябина Ольга Викторовна
Ольга Скрябина
Младший научный сотрудник
Всеволод Ружицкий
Младший научный сотрудник

Направления исследований

Разработка новой элементной базы цифровой сверхпроводниковой электроники с магнитными материалами

+
Проект направлен на исследование электронного транспорта в гетероструктурах, содержащих сверхпроводящие (S) материалы с различным механизмом сверхпроводящего спаривания, диэлектрики (I), ферромагнетики (F) и нормальные (N) металлы. Основной целью проекта является разработка физических основ электронного транспорта в базовых элементах современных устройств сверхпроводниковой электроники – джозефсоновских контактах. На базе решения этой задачи будет исследована возможность создания на их основе новых базовых элементов сверхпроводниковой логики и памяти, и соответствующей им логики функционирования, подходящей для схем, работающих в классическом, адиабатическом, обратимом, квантовом режиме и режиме искусственной нейронной сети. Практическое значение проекта состоит в получении данных, необходимых для разработки и конструирования современных устройств для приема и обработки информации, которые отличаются от своих полупроводниковых аналогов уникальной чувствительностью и (или) быстродействием, а также в создании нового семейства компонент сверхпроводниковой элементной базы, построенных с использованием исследуемых джозефсоновских гетероструктур с ферромагнитными слоями. Будут определены параметры разрабатываемых джозефсоновских элементов, обеспечивающих корректное проведение логических операций, операций записи и считывания информации. Будут выполнены исследования динамических процессов в разрабатываемых базовых элементах и многоэлементных джозефсоновских структурах.

Пост-кремниевая сверхпроводниковая электроника на базе наноразмерных джозефсоновских контактов для систем обработки больших объемов данных

+
Создание систем обработки больших объемов данных и искусственного интеллекта следующих поколений требует исследования путей перехода к новым материалам и способам конструирования. Данная задача, сформулированная в НТР РФ, обусловлена как невозможностью дальнейшего долговременного прогресса вычислительных устройств на традиционном пути масштабирования кремниевых транзисторов, так и новыми возможностями, открывающимися в решении некоторых классов задач с применением устройств на базе не фон неймановской архитектуры, таких как нейроморфные процессоры и квантовые компьютеры. В данных устройствах использование стандартной компонентной базы часто оказывается неоптимальным или невозможным. Увеличение производительности и энергоэффективности вычислительных устройств может быть получено на предлагаемом в данном проекте пути использования сверхпроводящих материалов и новых физических принципов, позволяющих реализовать энергоэффективные вычисления при высоком быстродействии. Ключевой задачей проекта является решение основной проблемы сверхпроводниковых электронных цепей – низкой степени интеграции. Новизной подхода будет являться изначальный ориентир на конструирование схем на базе наноразмерных джозефсоновских контактов и минимизация размеров активных компонент логических устройств за счет создания компактных «безындуктивных» схем. Разработанная компонентная база будет применена как для создания компонент логических устройств, включая и устройства новой «фазовой» логики, так и устройств нейроморфной обработки информации и интерфейсов к квантовым сверхпроводящим цепям. Выполнение данного проекта обеспечит базу для создания полноценной цифровой посткремниевой технологии и обеспечит сохранение имеющегося приоритета РФ в этой динамично развивающейся области.

Физические и инженерные основы вычислителей не фон Неймановской архитектуры на базе сверхпроводниковой спинтроники

+
Междисциплинарный проект направлен на разработку методов изготовления новых элементов сверхпроводниковой спинтроники, а также средств и принципов проектирования сверхпроводниковых интегральных схем вычислителей не фон Неймановской архитектуры, таких как квантовые и нейроморфные процессоры, на их основе. Необходимость привнесения элементов спинтроники в сверхпроводниковую электронику продиктована низкой степенью интеграции традиционных сверхпроводниковых схем, в которых информация представлена в виде квантов магнитного потока. Кроме решения проблемы масштабирования, ожидается, что управляемые элементы спинтроники позволят реализовать энергоэффективные схемы с перестраиваемым функционалом, а также компактные элементы памяти, в том числе с функцией непрерывного изменения физических параметров. Последнее особенно важно как для реализации возможности подстройки интерфейсных схем квантовых цепей, так и для создания синаптических связей в сверхпроводниковых нейросетях. Данная работа лежит на стыке таких дисциплин как физика и материаловедение, программирование и математическое моделирование, проектирование электронных устройств. Задача фундаментального исследования новых многокомпонентных элементов спинтроники на базе искусственных ферромагнетиков с последующим созданием их математических моделей, которые могут быть интегрированы в соответствующие компоненты системы автоматизированного проектирования и сопровождаться параллельной отработкой элементной базы на их основе, возможно только в рамках междисциплинарного проекта на пересечении физики и инженерных наук.

Публикации и патенты

Tunable superconducting neurons for networks based on radial basis functions
Schegolev A.E., Klenov N.V., Bakurskiy S.V., Soloviev I.I., Kupriyanov M.Y., Tereshonok M.V., Sidorenko A.S.
Q1 Beilstein Journal of Nanotechnology 2022 цитирований: 0
Open Access
Open access
Superconducting Bio-Inspired Au-Nanowire-Based Neurons
Skryabina O.V., Schegolev A.E., Klenov N.V., Bakurskiy S.V., Shishkin A.G., Sotnichuk S.V., Napolskii K.S., Nazhestkin I.A., Soloviev I.I., Kupriyanov M.Y., Stolyarov V.S.
Q1 Nanomaterials 2022 цитирований: 0
Open Access
Open access
Miniaturization of Josephson Junctions for Digital Superconducting Circuits
Soloviev I.I., Bakurskiy S.V., Ruzhickiy V.I., Klenov N.V., Kupriyanov M.Y., Golubov A.A., Skryabina O.V., Stolyarov V.S.
Q1 Physical Review Applied 2021 цитирований: 2
Selfconsistent 3D model of SN-N-NS Josephson junctions
Bosboom V., Van der Vegt J.J., Yu Kupriyanov M., Golubov A.A.
Q1 Superconductor Science and Technology 2021 цитирований: 1
Approaching Deep-Strong On-Chip Photon-To-Magnon Coupling
Golovchanskiy I.A., Abramov N.N., Stolyarov V.S., Golubov A.A., Kupriyanov M.Y., Ryazanov V.V., Ustinov A.V.
Q1 Physical Review Applied 2021 цитирований: 3
Author Correction: Environment-induced overheating phenomena in Au-nanowire based Josephson junctions
Skryabina O.V., Bakurskiy S.V., Shishkin A.G., Klimenko A.A., Napolskii K.S., Klenov N.V., Soloviev I.I., Ryazanov V.V., Golubov A.A., Roditchev D., Kupriyanov M.Y., Stolyarov V.S.
Q1 Scientific Reports 2021 цитирований: 0
Open Access
Open access
Density of states and current-voltage characteristics in SIsFS junctions
Bakurskiy S.V., Neilo A.A., Klenov N.V., Soloviev I.I., Golubov A.A., Yu Kupriyanov M.
Q1 Superconductor Science and Technology 2021 цитирований: 1
Environment-induced overheating phenomena in Au-nanowire based Josephson junctions
Skryabina O.V., Bakurskiy S.V., Shishkin A.G., Klimenko A.A., Napolskii K.S., Klenov N.V., Soloviev I.I., Ryazanov V.V., Golubov A.A., Roditchev D., Kupriyanov M.Y., Stolyarov V.S.
Q1 Scientific Reports 2021 цитирований: 1
Open Access
Open access
Superconducting Circuits without Inductors Based on Bistable Josephson Junctions
Soloviev I.I., Ruzhickiy V.I., Bakurskiy S.V., Klenov N.V., Kupriyanov M.Y., Golubov A.A., Skryabina O.V., Stolyarov V.S.
Q1 Physical Review Applied 2021 цитирований: 5
Ultrastrong photon-to-magnon coupling in multilayered heterostructures involving superconducting coherence via ferromagnetic layers
Golovchanskiy I.A., Abramov N.N., Stolyarov V.S., Weides M., Ryazanov V.V., Golubov A.A., Ustinov A.V., Kupriyanov M.Y.
Q1 Science advances 2021 цитирований: 4
Open Access
Open access
Extraction of Inductances and Spatial Distributions of Currents in a Model of Superconducting Neuron
Bakurskiy S.V., Klenov N.V., Kupriyanov M.Y., Soloviev I.I., Khapaev M.M.
Q2 Computational Mathematics and Mathematical Physics 2021 цитирований: 1
Magnetization Dynamics in Proximity-Coupled Superconductor-Ferromagnet-Superconductor Multilayers
Golovchanskiy I.A., Abramov N.N., Stolyarov V.S., Chichkov V.I., Silaev M., Shchetinin I.V., Golubov A.A., Ryazanov V.V., Ustinov A.V., Kupriyanov M.Y.
Q1 Physical Review Applied 2020 цитирований: 13
Josephson current mediated by ballistic topological states in Bi2Te2.3Se0.7 single nanocrystals
Stolyarov V.S., Yakovlev D.S., Kozlov S.N., Skryabina O.V., Lvov D.S., Gumarov A.I., Emelyanova O.V., Dzhumaev P.S., Shchetinin I.V., Hovhannisyan R.A., Egorov S.V., Kokotin A.M., Pogosov W.V., Ryazanov V.V., Kupriyanov M.Y., et. al.
Communications Materials 2020 цитирований: 7
Open Access
Open access
Modeling Superconductor SFN-Structures Using the Finite Element Method
Khapaev M.M., Kupriyanov M.Y., Bakurskiy S.V., Klenov N.V., Soloviev I.I.
Q2 Differential Equations 2020 цитирований: 1
Controlling the proximity effect in a Co/Nb multilayer: The properties of electronic transport
Bakurskiy S., Kupriyanov M., Klenov N.V., Soloviev I., Schegolev A., Morari R., Khaydukov Y., Sidorenko A.S.
Q1 Beilstein Journal of Nanotechnology 2020 цитирований: 6
Open Access
Open access
Андрей Евгеньевич Щеголев, Игорь Игоревич Соловьев, Николай Викторович Кленов, Сергей Викторович Бакурский, Виталий Владимирович Больгинов, Максим Валерьевич Терешонок, Михаил Юрьевич Куприянов
RU2734581C1, 2020
Михаил Юрьевич Куприянов, Сергей Викторович Бакурский, Николай Викторович Кленов, Игорь Игоревич Соловьев
RU2620027C1, 2017
Михаил Юрьевич Куприянов, Сергей Викторович Бакурский, Николай Викторович Кленов, Игорь Игоревич Соловьев
RU2601775C2, 2016
Игорь Игоревич Соловьев, Михаил Юрьевич Куприянов, Олег Васильевич Снигирев, Николай Викторович Кленов
RU2592735C1, 2016
Татьяна Юрьевна Карминская, Михаил Юрьевич Куприянов, Рафаэль Гарунович Деминов, Ленар Рафгатович, Яков Викторович Фоминов
RU2442245C1, 2012
Татьяна Юрьевна Карминская, Михаил Юрьевич Куприянов, Валерий Владимирович Рязанов
RU2439749C1, 2012
Игорь Альфатович Девятов, Михаил Юрьевич Куприянов
RU2437189C1, 2011
Татьяна Юрьевна Карминская, Михаил Юрьевич Куприянов, Валерий Владимирович Рязанов
RU2373610C1, 2009
Татьяна Юрьевна Карминская, Михаил Юрьевич Куприянов, Валерий Владимирович Рязанов
RU2343591C1, 2009
Иван Александрович Волков, Михаил Юрьевич Куприянов, Олег Васильевич Снигирев
RU2325005C1, 2008
Багомед Магомедович Алаудинов, Эрнст Константинович Ковьев, Михаил Юрьевич Куприянов, Сергей Николаевич Поляков
RU2107358C1, 1998
Анатолий Михайлович Балбашов, Игорь Иванович Венгрус, Олег Васильевич Снигирев, Эрнст Константинович Ковьев, Михаил Юрьевич Куприянов, Сергей Николаевич Поляков, Игорь Юрьевич Парсегов
RU2105390C1, 1998
Михаил Юрьевич Куприянов, Сергей Викторович Бакурский, Николай Викторович Кленов, Игорь Игоревич Соловьев
RU2554614C2, 2015
Михаил Юрьевич Куприянов, Сергей Викторович Бакурский, Николай Викторович Кленов, Игорь Игоревич Соловьев, Александр Львович Гудков, Валерий Владимирович Рязанов
RU2554612C2, 2014
Александр Львович Гудков, Михаил Юрьевич Куприянов, Анатолий Иванович Козлов, Анатолий Николаевич Самусь
RU2504049C2,

Партнёры

Местонахождение лаборатории

Москва, микрорайон Ленинские Горы, 1с6, корпус "Модуль"
Необходимо авторизоваться.