20010 წლის სამეცნიერო-ტექნოლოგიურ სამუშაოთა პროგრამის მოკლე ანგარიში

1) 2010 წლის საბაზო დაფინანსების ფარგლებში განსახორციელებელი პროგრამა:
“არატრადიციული და განახლებადი ენერგიების ელექტროენერგიაში გარდაქმნის მეთოდების, მასალებისა და ტექნოლოგიების დამუშავება დენის ავტონომიური წყაროების შესაქმნელად; ნანომეტრულზომებიანი სტრუქტურებისა და რადიაციულად მდგრადი მასალების მიღება; ბაზალტტექნოლოგიებისა და კრიოტექნოლოგიური დანადგარების დამუშავება; დედამიწის მაგნიტოსფეროს ცალკეული სტრუქტურების მდგრადობის პირობების დადგენა და დაბალსიხშირული მაგნიტური ინდუქციით უცხო ობიექტების დისკრიმინაციის პირობების კვლევა”

I ქვეპროგრამა:
“მზის რადიაციის ენერგიაზე მომუშავე მაღალტემპერატურული თერმოელექტრული ბატარეისა და ნახევარგამტარული ფოტოელექტრული გარდამქმნელის დამუშავება და შექმნა”.
• გათვლილია კასეგრენის ტიპის ოპტიკური ღუმელის შემადგენელი მზის სხივების ბუნებრივი ნაკადის მიმღები 1,5 მ დიამეტრის სატელიტური ანტენის პარაბოლური თეფშის მეწყვილე ჰიპერბოლური და სფერული თეფშების გეომეტრიული პარამეტრები. დამზადებულია 20 სმ დიამეტრისა და 2.6 სმ სისქის ჰიპერბოლური თეფშის სეგმენტი, რომელიც პარაბოლური სარკისგან არეკვლილ მზის სხივებს მის უკან 74 სმ-ის დაშორებით 1-2 სმ დიამეტრის მქონე ლაქად კრებს. დამუშავებული და დამზადებულია კასეგრენის ტიპის ოპტიკური ღუმელის შემადგენელი სარკეების ხისტად დამაკავშირებელი მოწყობილობა, აღჭურვილი მზის მიდევნების მექანიზმით.
• მიღებულია თერმოელექტრული Si-Ge შენადნობები, დამზადებულია მათგან პოლიკრისტალური ზოდები და მეტალოკერამიკული ბრიკეტები და გაზომილია მათი ელექტროფიზიკური მახასიათებლები. დაჭრილია ზოდები და ბრიკეტები საჭირო ზომის სვეტებად, დამუშავებულია მათთვის დაბალი ელექტრული და სითბური წინააღმდეგობების მქონე კომუტაციური გადასვლები გამიზნული ვაკუუმში, ინერტული გაზის გარემოში და ჰაერზე ხანგრძლივი მუშაობისათვის. დამუშავებულია კომუტირებული თერმოელექტრული ელემენტებისაგან თერმოელექტრული ბატარეის აწყობის მეთოდი, დამზადებულია სათანადო ტექნიკური მოწყობილობები და აწყობილი და გამოცდილია თერმოელექტრული ბატარეები.
• დაუმონტაჟდა ფშავ-ხევსურეთის რამოდენიმე სოფელის 11 ოჯახს 50 და 85 ვატიანი სიმძლავრის ფოტოელექტრული დენის წყაროები. 50 ვატიანი დენის წყარო გამოიყენება ბინის განათებისათვის, 85 ვატიანი კი – ბინის განათებისა და ტელევიზორის მომსახურებისათვის. დამზადდა და გამოიცადა დასაკეცი, ელასტიური მზის ბატარეის საცდელი ნიმუში, რომლის ენერგეტიკული მახასიათებლებია: ძაბვა 5.1 ვოლტი, დენის ძალა 400 მა, სიმძლავრე 2,04 ვტ. მისი გამოყენება შეიძლება მობილური ტელეფონისა და სხვა დანიშნულების მიკრო აკუმულატორების დასამუხტად.

II ქვეპროგრამა:
“Si-Ge სისტემის თერმოელექტრული და ოპტოელექტრონული შენადნობების სტრუქტურის, ფიზიკურ-მექანიკური და ნახევარგამტარული თვისებების გამოკვლევა”
• მიღებულია n-ტიპის Si0,98Ge0,02:As, Si0,97Ge0,03:As და p-ტიპის Si0,98Ge0,02:B მოცულობითი მონოკრისტალები ჩოხრალსკის ტიპის C-984M დანადგარზე. სადნობ მასალებად გამოყენებულ იქნა მაღალი სიწმინდის Ge, Si, B და As. დნობები ჩატარებულია გრაფიტის გამახურებელში მოთავსებულ კვარცის ტიგელში, 1420-1450 °C ტემპერატურებზე, 0,5 ბარი წნევის არგონის გარემოში. საცდელი ნიმუშები [111] ორიენტაციით გამოჭრილია ალმასის დისკოთი.
• მიღებულია ჩოხრალსკის მეთოდით პოლიკრისტალური სტრუქტურის თერმოელექტრული შენადნობები Si0,8Ge0,2:B p-ტიპის და Si0,8Ge0,2 :As n-ტიპის. საცდელი პროფილირებული ნიმუშები გამოჭრილია ალმასის დისკოთი.
• შესწავლილია მიკროსტრუქტურა ოპტიკურ მიკროსკოპზე Neophot-21. განსაზღვრულია (111) კრისტალოგრაფიულ სიბრტყეზე დისლოკაციების სიმკრივე და მათი განაწილების ხასიათი. პოლიკრისტალურ სტრუქტურაში შეფასებულია მარცვლების ზომები და ფორმა. შესწავლილია მონო- და პოლიკრისტალური ნიმუშების ელექტროგამტარობა, თერმული გაფართოების კოეფიციენტი და სითბოგამტარობა ტემპერატურულ ინტერვალში 20-1000 oC. ოთახის ტემპერატურაზე განსაზღვრულია მიკროსისალისა და ძვრის მოდულის მნიშვნელობები. დადგენილია სტრუქტურული მდგომარეობის, ლეგირების ხარისხისა და თერმული დამუშავების გავლენით, ფიზიკურ-მექანიკური მახასიათებლების ცვლილებათა კანონზომიერება. შესწავლილია თერმოელექტრული პოლიკრისტალური შენადნობების ელექტრო-ფიზიკური თვისებები 20-1000 °C ინტერვალში და განსაზღვრულია მათი თერმოელექტრული ეფექტურობის კოეფიციენტის მნიშვნელობები.
• განსაზღვრულია დაბალი სიხშირის დიაპაზონში მოქმედი შინაგანი ხახუნის დანადგარის გამოყენებით საცდელი მონო- და პოლიკრისტალური ნიმუშების სტრუქტურაში არსებული დეფექტების ჩასახვისა და მოძრაობის აქტივაციის ენერგიის სიდიდეები. გაანალიზებულია რეალური სტრუქტურული მდგომარეობისა და ნახევარგამტარული თვისებების ურთიერთკორელაციური დამოკიდებულება და მათი პროგნოზირებისა და მართვის შესაძლებლობები.

III ქვეპროგრამა:
“იონური იმპლანტაციით მოდიფიცირებული ახალი მასალების შექმნა მიკრო - და ნანოტექნოლოგიებისათვის”
• მიღებულია სილიციუმისა და რკინის იონებით (1016იონი/სმ2) იმპლანტირებული მსხვილმარცვლოვანი ბეტა რომბოედრული ბორის ნიმუშები. განსაზღვრულია იმპლანტირებული ფენის სისქე რასტრულ ელექტრონულ მიკროსკოპზე. შესწავლილია მიღებული ფენის მორფოლოგია.
• ოთახის ტემპერატურაზე შესწავლილია ბეტა ბორის იონიმპლანტირებული ნიმუშების ელექრტო-ფიზიკური მახასიათებლები (ელექტროგამტარობა, გამტარობის ტიპი). მიღებული ნიმუშები p-ტიპის გამტარობით ხასიათდებიან.
• შესწავლილია 1000 °C ტემპერატურაზე 0,5 სთ-ის განმავლობაში თერმულად დამუშავებული ნიმუშების მორფოლოგია და ელექტროფიზიკური მახასიათებლები. შედარებითი ანალიზის საფუძველზე განხილულია თერმული დამუშავების გავლენით სტრუქტურისა და ელექტრო ფიზიკური მახასიათებლების გამოვლენილი ცვლილებების გამომწვევი მიზეზები. მიღებული შედეგები მნიშვნელოვანია ბეტა რომბოედრული ბორის ფუძეზე იონიმპლანტირებული ნანომასშტაბური სტრუქტურების შექმნის, მართვისა და პროგნოზირების საკითხების გადასაჭრელად.

IV ქვეპროგრამა:
"ბაზალტის ტექნოლოგიების განვითარება საქართველოში"
• შერჩეული და სხვადასხვა მეთოდით გამოკვლეული იქნა საქართველოს ბაზალტის სხვადასხვა საბადოდან (მარნეული, თეთრი წყარო, ბოლნისი) აღებული სინჯები ბაზალტის უხეში ბოჭკოების მისაღებად ფიბრის წარმოებისათვის შედარებით იაფი ტექნოლოგიით - ძვირადღირებული პლატინის ნაცვლად ფილერებისათვის მხურვალმედეგი შენადნობების გამოყენებით. შესწავლილია საცდელი ნიმუშების შედგენილობა, მიკროსტრუქტურა და ნადნობის ტექნოლოგიური მახასიათებლები. დასახული მიზნებისათვის გამოსადეგია მარნეულისა და თეთრიწყაროს საბადოები. მათგან საუკეთესოა თეთრიწყაროს ნედლეული, რადგანაც მარნეულის ნედლეული საჭიროებს დამატებით ინგრანდიენტებს კაზმის მისაღებად.
• 25-30% ქრომის და 6-7% ალუმინის შემცველი შენადნობისაგან დამზადებული ფილერის მხურვალმედეგობა იზრდება ცერიუმით, ტალიუმითა და კალციუმით ლეგირებისას. ფილერზე მკრივი ცეცხლგამძლე აფსკი მიიღება მაგნიუმისა და ბერილიუმის დამატებით. ბერილიუმის 1,5%-ზე მეტის დამატება ასუსტებს ოქსიდური აფსკის ძირითად მატრიცასთან კავშირს და თანაც ტოქსიკურია. აღნიშნულის გათვალისწინებით ბაზალტის უწყვეტი ძაფის მისაღები ფილერის დასამზადებლად ოპტიმალურად იქნა მიჩნეულ რკინა - ქრომი - ნიკელის შენადნობების გამოყენება.
დამუშავებულია და საქარველოს სტანდარტების, ტექნიკური რეგლამენტების და მეტროლოგიის ეროვნულ სააგენტოსთან შეთანხმებულია მეწარმე-სუბიექტის სტანდარტები:
• ბაზალტის ფიბრის;
• ბაზალტის ფიბრით გაძლიერებული ბეტონის ნარევის;
• ქაფბეტონის და ქაფფიბრობეტონის ნამზადების.

V ქვეპროგრამა:
"მაღალეფექტური კრიოტექნოლოგიური დანადგარების დამუშავება სამეცნიერო და ფართო გამოყენებისათვის"
• მოძიებულია და გაანალიზებულია კრიოფოტობაროთერაპიული მეთოდებით მკურნალობის შესაბამისი ხელსაწყოები და დანადგარები. მოყვანილია ისინი გეგმით გათვალისწინებული ანალოგიური ხელსაწყოებისა და დანადგარების დასამუშავებელი საკონსტრუქტორო-ტექნოლოგიურ დოკუმენტაციასთან შესაბამისობაში. კრიოფოტობაროთერაპიით მკურნალობის არსებული ხელსაწყოებისა და დანადგარების ანალიზის მონაცემების გათვალისწინებით დამუშავებულია ზოგიერთი გაუმჯობესებული კვანძის საკონსტრუქტორო დოკუმენტაცია.
• ჩატარებულია ჰიდროიმპულსური დანადგარის ლიტერატურული მოძიება, მოძიებული ინფორმაციის დამუშავება და ანალიზი. დადგენილია. რომ მასალის დაქუცმაცება და დაფქვა თხევად გარემოში დარტყმითი ელექტრომაგნიტური ტალღების საშუალებით ეფექტურია. მოძიებული მასალის გათვალისწინებით დამუშავებულია ჰიდროიმპულსური დანადგარის გაუმჯობესებული კვანძების საკონსტრუქტორო დოკუმენტაცია.

VI ქვეპროგრამა:
"ინდიუმის ფოსფიდისა და ინდიუმის არსენიდის ნახევარგამტარული მყარი ხსნარების ბაზაზე რადიაციულად მდგრადი მასალების დამუშავება".
• შესწავლილ იქნა ინდიუმის ფოსფიდის ელექტრული თვისებები მათი ჩქარი ნეიტრონებითა და ელექტრონებით დასხივებამდე და დასხივების შემდეგ. ნაჩვენებია, რომ ორივე ტიპის დასხივების შედეგად InP-ს კრისტალებში წარმოიქმნება რადიაციული დეფექტები ღრმა ენერგეტიკული დონეებით, რომლებიც ასრულებენ დენის მატარებელთა ჩამჭერების ცენტრების როლს. აღნიშნულის შედეგად დასხივება იწვევს როგორც ელექტრონების, ასევე ხვრელების კონცენტრაციის მკვეთრ შემცირებას და ნახევარგამტარი უახლოვდება დიელექტრიკულ მდგომარეობას და შესაბამისად შეუძლებელი ხდება მისი გამოიყენება ელექტრონული ხელსაწყოების დამზადებისთვის. საგულისხმოა, რომ ასეთივე თვისებებით ხასიათდება თითქმის ყველა სხვა ნახევარგამტარული მასალა (Si, Ge AIIIBV).
• შესწავლილ იქნა ინდიუმის არსენიდის თვისებები. აღმოჩნდა, რომ InAs-ს ახასიათებს უნიკალური რადიაციული თვისებები. ნაჩვენები იქნა, რომ სხვა ნახევარგამტარებისაგან განსხვავებით, InAs-ში დასხივება ყოველთვის იწვევს დონორულ ეფექტს. კერძოდ, ნაჩვენებია, რომ ელექტრონების კონცენტრაცია იზრდება როგორც ჩქარი ნეიტრონებით, ასევე სხვადასხვა ენერგიის მქონე ელექტრონებით დასხივებისას (E=2MeV, E=3MeV, E=4MeV და E=50MeV). აღნიშნულ მოვლენას ადგილი აქვს როგორც მაღალ, ასევე დაბალ ტემპერატურებზე, როგორც ლეგირებულ, ასევე არალეგირებულ კრისტალებში.
• შესწავლილ იქნა InPxAs1-x მყარი ხსნარების სხვადასხვა შედგენილობის ნიმუშები. ნაჩვენებია, რომ InP-სთან ახლოს მდებარე მყარ ხსნარებში ადგილი აქვს აქცეპტორულ ეფექტს, ხოლო InAs-თან ახლო შედგენილობაში ვლინდება დონორული ეფექტი.
• მიღებული შედეგები საშუალებას გვაძლევს მყარი ხსნარების შედგენილობისა და მინარევების კონცენტრაციის ცვლილებით შევქმნათ ისეთი მყარი ხსნარები, რომლებიც იქნებიან რადიაციულად მდგრადი დასხივების ძალიან მაღალი ნაკადებისათვის (Ф=2•1018ნაწილაკი/სმ2).

VII ქვეპროგრამა:
"დედამიწის მაგნიტოსფეროს ცალკეული სტრუქტურების მდგრადობის პირობების დადგენა პლაზმის კუმშვადობის და სასრული გამტარობის გათვალისწინებით. გამტარ გარემოში დაბალსიხშირული მაგნიტური ინდუქციით უცხო ობიექტების დისკრიმინაციის პირობების შესწავლა".
• დადგენილია, რომ ორი პლაზმური გარემოს ფარდობითი მოძრაობისას მათი გამყოფი ბრტყელი ზედაპირის გასწვრივ კუმშვადობა იწვევს ზედაპირის დესტაბილიზაციას, სასრული გამტარობა კი - სტაბილიზაციას. შემუშავებულია მეთოდოლოგია, რომელიც იძლევა საშუალებას შესწავლილი იქნას აღნიშნული ეფექტების გავლენა ბრტყელი და ცილინდრული ჭავლების მდგრადობაზე. ჩვენს მიერ შემოღებული ვექტორული და სკალარული ოპერატორების საშუალებით მაგნიტოჰიდროდინამიკური განტოლებათა სისტემა ჩაწერილია განზოგადოებულ კოორდინატთა სისტემაში და ამდენად, შესაძლებელია მისი გსნხილვა როგორც მართკუთხა, ასევე ცილინდრულ კოორდინატთა სისტემაში. განტოლებათა სისტემა დაყვანილია ერთ განტოლებამდე წნევის შეშფოთების მიმართ, რომელიც ბრტყელი ჭავლისთვის იძლევა მეორე რიგის ჩვეულებრივ დიფერენციალურ განტოლებას, ხოლო ცილინდრული ჭავლისთვის-ბესელის განტოლებას. ამოცანის სირთულის გამო დისპერსიული განტოლების მიღება და მდგრადობის პირობების დადგენა იგეგმება 2011 წლის პირველ ნახევარში.
• დასაბუთებულია გრავიტაციული ტალღების არსებული თეორიის არაკორექტულობა. შესაბამისი ლიტერატურის კრიტიკული ანალიზის საფუძველზე დადგენილია, რომ წყლის ზედაპირზე ტანგენციალური წყვეტის შედეგად გენერირებული გრავიტაციული ტალღების თეორია შეიცავს პრინციპულ ნაკლოვანებებს, რომლებიც სათავეს იღებენ 1871 წელს კელვინის მიერ გამოქვეყნებული შრომიდან, სადაც არაკორექტულად არის მიღებული და ამოხსნილი აღნიშნული ტალღების აღმწერი დისპერსიული განტოლება. წარმოჩენილია არაკორექტულობის მიზეზები და დასახულია მათი აღმოფხვრის გზები. ნაჩვენებია, რომ ეს მიზეზები ძირითადად დაკავშირებულია გარემოში ბგერის სიჩქარის არასწორ განსაზღვრასთან, რაც ეჭვის ქვეშ აყენებს არა მარტო აღნიშნული ამოცანის ამოხსნის სამართლიანობას, არამედ ზოგადად გაზოდინამიკის და ჰიდროდინამიკის თეორიის შედეგებს. კვლევის შედეგები მოხსენებულია 2010 წელს თბილისში ჩატარებულ საერთაშორისო კონფერენციაზე.
• შემუშავებულია ახალი კომბინირებული მიდგომა დამხმარე გამომსხივებლების მეთოდისა და იმპენდანსური სასაზღვრო პირობების გათვალისწინებით. მიღებული შედეგები კარგ თანხვედრაშია, როგორც ექსპერიმენტულ მონაცემებთან, ასევე სრული დამხმარე გამომსხივებლების მეთოდით მიღებულ შედეგებთან. მათი გამოყენებით გამოკვლეულია გამტარ გარემოში მოთავსებული კანონიკური ფორმის (სფერო, ელიფსოიდი, ცილინდრი) სხეულების დაბალსიხშირული გამოძახილები. რიცხვითი ექსპერიმენტებმა უჩვენა, რომ გამტარ გარემოსა და სხეულს შორის ურთიერთქმედება მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული როგორც მატერიალურ პარამეტრებზე, ასევე განსაკუთრებით სენსორის სხეულის მიმართ მდებარეობასა და ორიენტაციაზე. მაღალი სიხშირეების არეში სენსორის განივად დაშორებისას დამზერილი იყო სხეულსა და გარემოს შორის ურთიერთქმედების ეფექტის განსაკუთრებული გაძლიერება. ეს ეფექტი განპირობებულია გამტარ გარემოში სენსორის განივ არეში მაღალი ელექტრული ველების ფორმირებით. მიღებული შედეგები მნიშვნელოვნად აფართოებენ ჩვენ წარმოდგენებს დაბალ სიხშირული ელექტრომაგნიტური ინდუქციით გამტარ გარებოში აუფეთქებელი ჭურვების დეტექტირების და დისკრიმინირების თავისებურებებზე.