Цель НИП – разработка не имеющей мировых аналогов комплексной неразрушающей in-situ и operando нанометрологической рентгеноспектральной диагностики параметров локальной атомной и электронной структур материалов современными инструментальными методами, включая источники синхротронного излучения последнего поколения.
Данный подход основан на анализе больших экспериментальных данных (спектров рентгеновского поглощения в полном диапазоне энергий) с применением технологий глубокого машинного обучения в режиме реального времени для контроля параметров локальной атомной и электронной структур материалов, в том числе в ходе быстропротекающих технологически важных процессов/реакций.
Достижение поставленной цели играет ключевое значение для решения, во-первых, научной проблемы – развитие методов теоретического анализа тонкой структуры спектров рентгеновского поглощения в трех основных энергетических диапазонах: предкраевая структура (международный термин pre-edge), ближняя тонкая структура (международный термин XANES) и протяженная тонкая структура (международный термин EXAFS). Из-за того, что математический аппарат описания процессов, происходящих в этих трех областях, существенно различный, универсального решения этой научной проблемы до сих пор не удается найти. Кроме того, следует отметить, что в мире практически нет научных групп, которые обладали бы компетенциями для анализа каждой из этих трех областей спектра рентгеновского поглощения по-отдельности. Поэтому именно ростовская научная школа по рентгеновской спектроскопии, обладающая всеми необходимыми компетенциями, имеет все основания взяться за решение этой научной проблемы.
Во-вторых, достижение поставленной в настоящем проекте цели имеет и крайне важное значение и для последующего практического использования. На основе разработанного прецизионного подхода к диагностике материалов можно создать метрологическую методику определения параметров наноразмерной локальной атомной и электронной структур материалов с анализом больших данных в режиме реального времени, в том числе в ходе технологически важных процессов (operando режим), и практически без участия человека. Разработка методики нанометрологии крайне важна для решения задач ускоренного создания новых перспективных материалов и реинжиниринга стратегически важных материалов, необходимых для обеспечения технологического суверенитета Российской Федерации и достижения глобального лидерства в развитии ряда критически важных технологий.