Лаборатория физико-химических процессов в энергетике

И.о. заведующего лабораторией,  д.ф.-м.н. Старинский С.В.

Тематика лаборатории

В лаборатории разрабатываются оригинальные подходы к получению новых функциональных структур и покрытий с управляемыми физико-химическими свойствами. Активно изучаются несколько методов актуальных для гибкой электроники, в том числе напыление тонких проводящих пленок, создание композитных материалов из поликристаллического кремния и др. Кроме этого большое внимания уделено исследованию аддитивных микротехнологий, при поддержке фонда РНФ. Не менее важной областью является лазерное текстурирование поверхностей актуальное в вопросах смачиваемости, механостойкости и интенсификации теплообмена. Лаборатория оснащена широким спектром лазерных систем с длинами волн в УФ, видимом и ИК спектрах, а также с различными длительностями импульсов, от наносекундных до фемтосекундных, также в распоряжение имеются континуальные источники излучения. Кроме того, представлена уникальная вакуумная установка для напыления покрытий и исследования лазерного факела методом времяпролетной масс-спектрометрией.

Тематики лаборатории:
• Лазерное текстурирование как метод формирования функциональных поверхностей с контролируемыми свойствами смачивания, бифильные и анизотропные поверхности.
• Физико-химические процессы при лазерной микропечати объемных структур металлов в жидкости.
• Новые подходы для гибкой электроники: синтез тонких оптически прозрачных пленок металлов с рекордной проводимостью и добротностью

Основные публикации

2026

• Starinskaya E. M., Miskiv N. B., Rodionov A. A., Nazarov N. A., Kargina A. M., Starinskiy S. V., Sazhin S. S. Evaporation of droplets on inclined biphilic surfaces // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 256. – 127978.

2025

• Vasilev M. M., Rodionov A. A., Miskiv N. B., Smirnov N. I., Starinskaya E. M., Giannakis T., Starinskiy S. V. Effect of micro-and nanostructure of superheated laser-textured silicon on water droplet boiling dynamics // Applied Thermal Engineering. – 129312.
• Kolosovsky D. A., Zalyalov T. M., Ponomarev S. A., Zhivodkov Y. A., Shukhov Y. G., Morozov A. A., Starinskiy S. V. Controlling the percolation threshold in adhesion-layer-free room-temperature nanosecond pulsed laser deposition of ultrathin gold films // Applied Surface Science. – 165049.
• Kolosovsky D. A., Zalyalov T. M., Ponomarev S. A., Miskiv N. B., Morozov A. A., Shukhov Y. G., Starinskiy S. V. Adhesion layer free room-temperature pulsed laser deposition of ultrathin Au films // Applied Surface Science. – 698. – 163077.
• Vasilev M. M., Rodionov A. A., Giannakis T., Kandyla M., Terekhov V. V., Starinskiy S. V. Nanosecond Laser Microtexturing of Silicon: Morphology and Wetting Properties // Journal of Engineering Thermophysics. – 34 (3). – 480–486 р.
• Starinskiy S. V., Giannakis T., Chouchoumi N., Sulyaeva V. S., Tsilipakos O., Кandyla M. Subwavelength photonic nanojet processing of thin metal films using optical tweezers // Surfaces and Interfaces. – 107192.
• Verkhodanov D., Khomutov N., Piskunov M., & Vozhakov I. High-speed impact of water droplets on microtextured surfaces: Effect of roughness and wettability on corona splashing // Experimental Thermal and Fluid Science. – 111618.
• Verkhodanov D., Piskunova A., Piskunov M., Vozhakov I., Safonov A., Starinskiy S. V., Smirnov N. Maximum spreading-based method for determining the pre-rebounding sliding length of a water droplet after impact on an inclined superhydrophobic textured surface // International Journal of Multiphase Flow. – 189. – 105257.
• Starinskaya E.M., Rodionov A. A., Safonov A. I., Sulyaeva V. S., Miskiv N. B., Starinskiy, S. V. Formation of uniform spatial distribution of Fe₃O₄ nanoparticles during evaporation of a magnetic nanofluid droplet on a biphilic surface // International Journal of Heat and Mass Transfer.  – 239. – 126602.
• Tonini S., Conti P., Cossali G. E., Starinskaya E. M., Miskiv N. B., Rodionov A. A., Sazhin S. S. Sessile and suspended droplets on a biphilic surface in the presence of natural convection: Experimental studies and modeling // Physics of Fluids. – 37 (3).

2024

• Samokhvalov F., Zamchiy A., Baranov E., Fedotov A., Starinskaya E., Volodin V., Starinskiy S. Nanosecond laser-induced crystallization of SiOx/Au bilayers in air and vacuum // Optics & Laser Technology. – 179. – 111286.
• Vasiliev M. M., Shukhov Y. G., Rodionov A. A., Sulyaeva V. S., Markovich D. M., Starinskiy S. V. Why do metals become superhydrophilic during nanosecond laser processing? Design of superhydrophilic, anisotropic and biphilic surfaces // Applied Surface Science. – 653. – 159392.
• Antonov D. V., Starinskaya E. M., Starinskiy S. V., Miskiv N. B., Terekhov V. V., Strizhak P. A., Sazhin S. S. Heating and evaporation of sessile droplets: Simple and advanced models // Langmuir. – 40 (5). – 2656–2663.

2023

• Starinskiy S. V., Safonov A. I., Rodionov A. A., Miskiv N. B., Starinskaya E. M. Experimental confirmation of the contact angle transcendence phenomena on a superhydrophobic surface // Chemical Engineering Science. – 281. – 119173.
• Serdyukov V., Vladyko I., Starinskiy S., Rodionov A., Shukhov Y., Malakhov I., Surtaev A. Pool boiling performance on the textured hemi-wicking surfaces fabricated by nanosecond laser ablation // Applied Thermal Engineering. – 228. – 120472.
• Starinskiy S., Starinskaya E., Miskiv N., Rodionov A., Ronshin F., Safonov A., Terekhov V. Spreading of impacting water droplet on surface with fixed microstructure and different wetting from superhydrophilicity to superhydrophobicity // Water. – 15 (4). – 719.
• Skripkin S. G., Starinskiy S. V., Tsoy M. A., Vasiliev M. M., Кravtsova A. Y. Effect of a textured surface on the occurrence and development of cavitation on the hydrofoi // Physics of Fluids. – 35 (2).
• Starinskaya E., Miskiv N., Terekhov V., Safonov A., Li Y., Lei M. K., Starinskiy S. Evaporation dynamics of sessile and suspended almost-spherical droplets from a biphilic surface // Water. – 15 (2). – 273.

2022

• Starinskiy S.V., Safonov A.I., Shukhov Y.G., Sulyeva V.S., Korolkov I. V., Volodin V.A., Kibis L.S., Bulgakov A.V. Nanostructured silver substrates produced by cluster-assisted gas jet deposition for surface-enhanced Raman spectroscopy // Vacuum. – V.199. – 110929.
• Fedyaeva O.N., Artamonov D.O., Vostrikov A.A. Oxidation of municipal sewage sludge, chicken and swine manure in the water-oxygen fluid flow under uniform heating // J. Supercrit. Fluids. – V. 191. – 105767.

2021

• Lebedev A., Dobroselsky K., Safonov A., Starinskiy S., Sulyaeva V., Lobasov A., Markides C. N. Control of the turbulent wake flow behind a circular cylinder by asymmetric sectoral hydrophobic coatings // Physics of Fluids. – 33 (12).
• Zamchiy A. O., Baranov E. A., Starinskiy S. V., Lunev N. A., Merkulova I. E. Fabrication of polycrystalline silicon thin films by gold-induced crystallization of amorphous silicon suboxide // Vacuum. – 192. – 110462.
• Serdyukov V., Starinskiy S., Malakhov I., Safonov A., Surtaev A. Laser texturing of silicon surface to enhance nucleate pool boiling heat transfer // Applied Thermal Engineering. – 194. – 117102.
• Fedyaeva O.N., Morozov S.V., Vostrikov A.A. Supercritical water oxidation of chlorinated waste from pulp and paper mill // Chemosphere. – V. 283. – 131239.
• Morozov A.A., Starinskiy S.V., Bulgakov A.V. Pulsed laser ablation of binary compounds: Effect of time delay in component evaporation on ablation plume expansion // J. Phys. D: Appl. Phys. – V. 54. – 175203.

2020

• Starinskiy S. V., Safonov A. I., Sulyaeva V. S., Rodionov A. A., Shukhov Y. G., Bulgakov A. V. An optical method for determination of the mass thickness of thin gold films with arbitrary morphology // Thin Solid Films. – 714. – 138392.
• Starinskiy S. V., Rodionov A. A., Shukhov Y. G., Safonov A. I., Maximovskiy E. A., Sulyaeva V. S., Bulgakov A. V. Formation of periodic superhydrophilic microstructures by infrared nanosecond laser processing of single-crystal silicon // Applied Surface Science. – 512. – 145753.
• Vostrikov A.A., Shishkin A.V., Fedyaeva O.N. Conjugated processes of bulk aluminum and hydrogen combustion in water-oxygen mixtures // Int. J. Hydrogen Energy. – V. 45. – 1061–1071 p.
• Fedyaeva O.N., Vostrikov A.A., Shishkin A.V., Dubov D.Y., Sokol M.Y. Effect of sodium carbonate on supercritical water gasification and oxidation of sludge-lignin at continuous counter-feed of the reagents // J. Supercrit. Fluids. – V. 164. –104933.

2019

• Starinskiy S. V., Rodionov A. A., Shukhov Y. G., Maximovskiy E. A., Bulgakov, A. V. Dynamics of nanosecond-laser-induced melting of tin in vacuum, air, and water // Applied Physics A. – 125 (10). – 734. 1–8 р.
• Zamchiy A. O., Baranov E. A., Merkulova I. E., Khmel S. Y., Maximovskiy E. A. Determination of the oxygen content in amorphous SiOx thin films // Journal of Non-Crystalline Solids. – 518. – 43–50 р.
• Fedyaeva O.N., Artamonov D.O., Vostrikov A.A. Effect of H₂O and CO₂ on propane, propene, and isopropanol oxidation at elevated pressures // Combust. Flame. – V. 199. – 230–240 p.

2018

• Starinskiy S. V., Bulgakov A. V., Gatapova E. Y., Shukhov Y. G., Sulyaeva V. S., Timoshenko N. I., Safonov A. I. Transition from superhydrophilic to superhydrophobic of silicon wafer by a combination of laser treatment and fluoropolymer deposition // Journal of Physics D: Applied Physics. – 51 (25). – 255307.
• Safonov A. I., Sulyaeva V. S., Gatapova E. Y., Starinskiy S. V., Timoshenko N. I., Kabov O. A. Deposition features and wettability behavior of fluoropolymer coatings from hexafluoropropylene oxide activated by NiCr wire // Thin Solid Films. – 653. – 165–172.
• Vostrikov A.A., Fedyaeva O.N., Shishkin A.V., Tretyakov D.S., Sokol M.Y. Features of low-temperature oxidation of hydrogen in the medium of nitrogen, carbon dioxide, and water vapor at elevated pressures // Int. J. Hydrogen Energy. – V. 43. – 10469–10480 р.
• Starinskiy S.V., Bulgakov A.V., Gatapova E.Y., Shukhov Y.G., Sulyaeva V.S., Timoshenko N.I., Safonov A.I. Transition from superhydrophilic to superhydrophobic of silicon wafer by a combination of laser treatment and fluoropolymer deposition // J. Phys. D: Appl. Phys. – V. 51. – № 25. – 255307.
• Vostrikov A.A., Fedyaeva O.N., Shishkin A.V., Tretyakov D.S., Sokol M.Ya., Features of low-temperature oxidation of hydrogen in the medium of nitrogen, carbon dioxide, and water vapor at elevated pressure // Int. J. Hydrogen Energy. – V. 43. – 10469–10480 р.
• Shishkin A.V., Sokol M.Ya., Dubov D.Yu., Fedyaeva O.N. Effect of a constant electric field on the structure of the oxide layer formed during zinc oxidation by supercritical H2O and H2O/CO2 fluids // J. Advanced Oxidation Technologies. – V. 21. – № 1. – article ID 20170049.

2017

• Starinskiy S.V., Shukhov Y.G., Bulgakov A.V. Laser-induced damage thresholds of gold, silver and their alloys in air and water // Applied surface science. – 396. – 1765–1774 р. – DOI:10.1016/j.apsusc.2016.11.22.
• Старинский С.В., Шухов Ю.Г., Булгаков А.В. Влияние размеров наночастиц на спектр экстинкции коллоидных растворов, полученных при лазерной абляции золота в воде // Квантовая электроника. – Т. 47. – № 4. – 343–346 с.
• Fedyaeva O.N., Antipenko V.R., Vostrikov A.A. Heavy oil upgrading at oxidation of activated carbon by supercritical water-oxygen fluid // J. Supercritical Fluids. – V. 126. – 55–64 p.
• Fedyaeva O.N., Vostrikov A.A. Transformations of pyrite and pyrrhotite in supercritical water // Russ. J. Phys. Chem. B. – V. 11. – № 7. – 1070–1077 р.
• Vostrikov A.A., Fedyaeva O.N., Kolobov V.I. Conversion of tar in supercritical water-oxygen fluid with soot suppression // J. Engineering Thermophysics. – V. 26. – № 1. – 1–9 р.

2016

• Starinskiy S. V., Shukhov Y. G., Bulgakov A. V. Dynamics of pulsed laser ablation of gold in vacuum in the regime of nanostructured film synthesis // Technical Physics Letters. – 42 (4). – 411–414 р.
• Vostrikov A.A., Shishkin A.V., Sokol M.Ya., Dubov D.Yu., Fedyaeva O.N. Conversion of brown coal continuously supplied into the reactor as coal-water slurry in a supercritical water and water-oxygen fluid // J. Supercritical Fluids. – V. 107. –707–714р.
• Fedyaeva O.N., Antipenko V.R., Dubov D.Yu., Kruglyakova T.V., Vostrikov A.A. Non-isothermal conversion of the Kashpir sulfur-rich oil shale in a supercritical water flow // J. Supercritical Fluids. – V. 109. – 157–165 р.
• Fedyaeva O.N., Vostrikov A.A. The products of heavy sulfur-rich oil conversion in a counter supercritical water flow and their desulfurization by ZnO nanoparticles // J. Supercritical Fluids. – V. 111. – 121–128 р.
• Vostrikov A.A., Fedyaeva O.N., Shishkin A.V., Sokol M.Ya., Kolobov F.I., Kolobov V.I. Partial and complete methane oxidation in supercritical water // J. Engineering Thermophysics. – V. 25. – № 1. – 474–484 р.

Дополнительная информация

Сотрудники лаборатории принимают активное участие в выполнении следующих грантов:

• Грант РНФ № 24-79-10070 "Эволюция физико-химических процессов при аддитивном лазерном синтезе микроструктур в жидкости", руководитель Старинский С.В.
• Грант РНФ № 24-19-00664 "Создание микро/нанотекстурированных поверхностей с бифильными смачивающими свойствами для управления тепломассопереносом", руководитель Терехов В.В.
• Мегагрант № 075-15-2024-620 "Многофазные прецизионные технологии", руководитель Сажин С.С.

Список сотрудников