Отдел технологий и измерений атомного масштаба (ОТИАМ) входит в состав Центра естественно-научных исследований (ЦЕНИ) Института общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук (ИОФ РАН). "Центр естественно-научных исследований был создан в 1996 году по инициативе академика А.М. Прохорова как научное учреждение, занимающееся фундаментальными исследованиями на стыке физики и других естественных наук – химии, биологии, медицины и экологии. В качестве основного приоритета деятельности Центра с самого начала были анонсированы нанофизика и нанотехнология." [www.nsc.gpi.ru]. ОТИАМ создан в 2011 году из лаборатории поверхностных явлений отдела лазерной физики ЦЕНИ ИОФ РАН. С момента основания ОТИАМ, отделом руководит д.ф.-м.н. Ельцов Константин Николаевич.
Одним из важнейших вызовов современной химии является понимание механизмов каталитических реакций на атомно-молекулярном уровне, включая гетерогенный катализ на отдельных атомах. Знание механизмов каталитических реакций, а значит и возможность управления химическими процессами в промышленных масштабах, должно дать решение многих экологических проблем, поскольку химическое производство становится безотходным. Также в последнее время развивается новая область материаловедения - двумерные материалы. Наряду с графеном рассматриваются дихалькогениды переходных металлов и соединения AIIIBV, AIBVII. Одним из способов создания таких материалов является применение поверхностных химических реакций в условиях сверхвысокого вакуума с контролем на атомном уровне методами сканирующей туннельной микроскопии (СТМ). Не менее важной проблемой, в которой важно именно управление процессом на атомном уровне, является область квантовых технологий, в частности, создание квантового компьютера из отдельных атомов в полупроводниковой матрице. Создание такого квантового компьютера может привести к прорыву в научных исследованиях и прикладных областях знаний сродни появлению лазера.
Всеми указанными задачами занимаются в отделе, имеющем огромный опыт в области физики/химии поверхности, т.н. Surface Science, в первую очередь, в изучении поверхностных химических реакций. В частности, при создании элементов квантового компьютера из отдельных примесных атомов в кремнии, проблемой является внедрение атома примеси с абсолютной – атомной точностью. Новизна подхода решения данной проблемы в отделе – создание СТМ-литографа с использованием в качестве резиста монослоя галогена (хлора), а в качестве источника фосфора – трибромида фосфора. В области модельного катализа в отделе более десяти лет изучаются механизмы промышленно важной реакции эпоксидирования этилена. Для создания двумерных материалов на основе галогенидов меди и серебра используется наработанный десятилетиями опыт изучения реакции взаимодействия молекулярных галогенов с монокристаллами указанных металлов.
В отделе имеется четыре сверхвысоковакуумных аналитико-технологических установки, в каждой из которых, помимо стандартных методов анализа поверхности и систем управления газовыми пучками, встроен сканирующий туннельный микроскоп, способный работать в диапазоне температур 5-300 К. В одной из этих установок создан оптический канал сбора информации из контакта иглы СТМ с поверхностью, что, в принципе, при использовании фемтосекундного лазера позволит получать информацию о динамике электронов в отдельной молекуле и даже в отдельном атоме.