Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики имени А. В. Гапонова-Грехова РАН (ИПФ РАН) был основан в 1977 году на базе нескольких отделов НИРФИ. Располагается в Нижнем Новгороде. В настоящее время является одним из наиболее крупных академических научных центров, насчитывающим более 1000 сотрудников. С 2017 года директором центра является Г. Г. Денисов. Научным руководителем центра является А. Г. Литвак.
Основные направления исследований связаны с радиофизикой, физикой плазмы, СВЧ электроникой, гидрофизикой, акустикой, нелинейной динамикой, лазерной физикой, нелинейной оптикой.
Центр имеет один филиал, расположенный также в Нижнем Новгороде, Институт физики микроструктур РАН.
В составе института без учёта филиалов работают 5 действительных членов РАН, 7 членов-корреспондентов РАН и 5 профессоров РАН, не являющихся членами РАН.
При институте действует Издательство ИПФ РАН.
История ИПФ РАН образован 1 апреля 1977 года на основе нескольких отделов НИРФИ — тогда ведущего научно-исследовательского института города Горький. Инициатором создания нового института и его первым директором стал академик АН СССР (позднее — РАН) А. В. Гапонов-Грехов.
В 2003 году новым директором института был выбран А. Г. Литвак, до того возглавлявший первое отделение ИПФ РАН. А. В. Гапонов-Грехов перешёл на должность научного руководителя института, а в 2005 году оставил её и стал советником РАН.
В 2013 году вместе с другими институтами РАН был передан в ведение Федерального агентства научных организаций (ФАНО России).
В 2015 году А. Г. Литвака, занявшего должность научного руководителя, сменил на посту директора А. М. Сергеев.
В 2015 году институт был реорганизован в «Федеральный исследовательский центр», а с 1 марта 2016 года к нему в качестве филиалов присоединены Институт физики микроструктур РАН и Институт проблем машиностроения РАН.
После избрания президентом РАН в октябре 2017 года А. М. Сергеев заявил об уходе с должности директора института, но попросил сохранить ему в нём рабочее место. Исполняющим обязанности директора стал Г. Г. Денисов. В 2019 году он был окончательно утверждён на этой должности.
В 2018 году в связи с ликвидацией ФАНО институт, как и другие российские академические институты, перешёл в ведение вновь созданного Министерства науки и высшего образования РФ.
В 2023 году институту было присвоено имя основателя А. В. Гапонова-ГреховаПриказ Министерства науки и высшего образования Российской Федерации от 21 февраля 2023 года № 190.
В 2026 году один из филиалов центра, Институт проблем машиностроения РАН, прекратил своё существование и был реорганизован в отдел «Центр машиноведения» ИПФ РАН.
Структура Главой института является директор института. Общей стратегией развития института также занимается учёный совет, состоящий примерно из 50 избираемых членов.
Институт состоит из пяти научных подразделений: Отделение физики плазмы и электроники больших мощностей Отделение геофизических исследований Отделение нелинейной динамики и оптики Центр гидроакустики Отдел «Центр машиноведения»
Кроме этого в состав института входят вспомогательные образования: Отдел автоматизации научных исследований Опытное производство
Отделение физики плазмы и электроники больших мощностей Руководителем отделения является д. ф.-м. н. В. А. Скалыга.
Отделение является самым крупным из трёх.
В состав отделения входят 7 отделов и несколько независимых лабораторий: 110 — Отдел высокочастотной релятивистской электроники (заведующий — член-корр. РАН Н. С. Гинзбург) 120 — Отдел физики плазмы 130 — Отдел астрофизики и физики космической плазмы (заведующий — академик РАН В. В. Кочаровский) 140 — Отдел физики плазменных технологий 150 — Отдел электронных приборов (заведующий — член-корр. РАН М. Ю. Глявин) 170 — Отдел нелинейной электродинамики 180 — Отдел радиоприёмной аппаратуры и миллиметровой радиоастрономии
Отделение геофизических исследований Руководителем отделения является академик РАН Е. А. Мареев.
В состав отделения входят семь подразделений (пять отделов и две независимые лаборатории): 210 Лаборатория дистанционных методов обнаружения геофизических возмущений 220 Отдел радиофизических методов в гидрофизике 230 Отдел нелинейных геофизических процессов 240 Отдел физики атмосферы и микроволновой диагностики 250 Отдел геофизической акустики 260 Отдел геофизической электродинамики 270 Лаборатория нелинейной физики природных процессов
Отделение нелинейной динамики и оптики Руководителем отделения является д. ф.-м. н. М. В. Стародубцев
В состав отделения входит 8 отделов: 310 Отдел нелинейной динамики (заведующий — член-корр. РАН В. И. Некоркин) 330 Отдел сверхбыстрых процессов (заведующий — член-корр. РАН И. Ю. Костюков) 340 Отдел нанооптики и высокочувствительных оптических измерений (заведующий — член-корр. РАН Г. В. Геликонов) 350 Отдел диагностики оптических материалов для перспективных лазеров 360 Отдел радиофизических методов в медицине 370 Отдел нелинейной и лазерной оптики 380 Отдел микроволновой спектроскопии 390 Отдел элементной базы лазерных систем
Центр гидроакустики Руководитель центра — к. ф.-м. н. П. И. Коротин
В состав центра входят: 710 Отдел физической акустики 720 Отдел акустики океана 740 Отдел акустического проектирования 750 Отдел гидроакустических комплексов 760 Сектор акустического инжиниринга 770 Сектор разработки программного обеспечения 780 Сектор материально-технологического обеспечения
Центр машиноведения Руководитель центра — д. ф.-м. н. В. И. Ерофеев
Имеет статус отдела, состоит из трёх лабораторий.
Направления исследований
Электроника больших мощностей Целью работ, проводимых в ИПФ РАН в области электроники больших мощностей, является создание когерентных источников электромагнитного излучения в миллиметровом и сантиметровом диапазонах частот. Основным направлением при этом является изучение возможности использования релятивистских электронных пучков. Наиболее известным прибором, разрабатываемым в институте, является гиротрон — сверхмощный микроволновой излучатель, предназначенный, в первую очередь, для разогрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза.
Электродинамика плазмы В области электродинамики плазмы в институте проводятся широкий спектр работ различной направленности.
Во-первых, это работы по распространению и дифракции электромагнитных волн в неоднородной плазме, например, ионосфере Земли.
Во-вторых, изучаются процессы взаимодействия сверхмощного излучения с плазменными средами. Сюда входит как проблема взаимодействия микроволнового излучения (например, с целью эффективного нагрева плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза), так и задача облучения вещества сверхсильным лазерным излучением — с целью генерации рентгеновского излучения, а также пучков быстрых электронов, протонов или ионов.
Большое количество исследований посвящено изучению астрофизической плазмы — нелинейной динамики заряженных частиц в магнитных полях Солнца и других звёзд.
Активно развивается направление геофизической электродинамики, занимающееся проблемой земного электричества — процесса образования гроз.
Проводятся исследования вещества в экстремальных состояниях — электрон-позитронной плазмы и плазмы в экстремально сильных магнитных полях.
Радиофизические методы диагностики Радиофизические методы диагностики являются традиционной сферой исследований сотрудников ИПФ РАН. На данный момент данные методы применяются для диагностики большого количества самых разных объектов.
Микроволновая диагностика — облучение, приём и обработка электромагнитного излучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов — используется для зондирования окружающей среды, исследования атмосферы и земной поверхности, изучения диэлектрических свойств материалов, диагностики горячей плазмы, а также в радиоастрономии.
Ведётся дистанционная радиолокационная и оптическая диагностика поверхности океана. Разработаны уникальные измерительные комплексы.
Акустические волны применяются для изучения неоднородных сред, выявления скрытых дефектов конструкций, диагностики земных пород, исследования биологических тканей и т. п.
Низкочастотная акустика океана Экспериментальные и теоретические исследования распространения низкочастотных (десятки и сотни герц) акустических волн в океане является одним из главных направлений исследований института с самого момента его основания. Теоретически было предсказано, что в океане возможно существование естественного волноводного канала для низкочастотных акустических мод. Были разработаны теоретические модели этих каналов. Проводятся исследования влияния различных шумов и случайных факторов на процесс распространения. Были осуществлены натурные эксперименты по излучению и приёму таких волн.
Динамика нелинейных процессов В ИПФ РАН проводятся фундаментальные исследования в области нелинейной динамики волновых процессов. В частности, решаются задачи распространения волновых пакетов в нелинейных, диспергирующих средах. Исследуются различные классы нелинейных волновых уравнений. Изучается динамика солитонов и их ансамблей.
Большое внимание уделяется нелинейным волновым процессам в океане — процессу возбуждения ветровых волн, возбуждению турбулентности поверхностными и внутренними волнами, взаимодействию между различными типами волн. Проводится лабораторное моделирование этих процессов, в том числе с использованием уникальных экспериментальных установок: Большого термостратифицированного бассейна и кругового волнового бассейна.
Другим направлением исследований является нелинейная акустика — изучение процессов распространения звуковых волн в нелинейных средах, в частности, в жидкости с пузырьками газа.
Развивается направление исследований в области нейродинамики. Проводится изучение динамических свойств нейронных сетей — больших систем взаимосвязанных нелинейных осцилляторов.
Лазерная физика и нелинейная оптика В области лазерной физики в ИПФ РАН проводятся исследования по фундаментальным принципам генерации лазерного излучения, а также идут работы по разработке и созданию новых лазерных систем с уникальными параметрами.
На основе параметрического усиления света в институте создана первая в России фемтосекундная лазерная установка PEARL петаваттного уровня мощности. С её помощью проводятся исследования по взаимодействию сверхсильного лазерного излучения с веществом в том числе с целью получения электронных пучков с энергией на уровне 1 ГэВ, ионных пучков с энергией на уровне 40 МэВ, источников рентгеновского излучения для целей фазово-контрастной рентгеноскопии.
Разработаны высокоэффективные перестраиваемые лазеры инфракрасного диапазона на основе кристаллов Ho:YAG, Tm:YLF, Nd:YVO4. Предполагается их использование для целей мониторинга утечки газов в газохранилищах и газопроводах.
Разрабатываются перестраиваемые волоконо-оптические лазерные системы в диапазоне длин волн порядка нескольких микрон.
В ИПФ РАН была разработана технология выращивания широкоапертурных (до 1 метра) нелинейных кристаллов KDP и DKDP.
Ведутся исследования в области когерентной оптической томографии биологических тканей. Также проводятся исследования других способов оптической и акусто-оптической диагностики живых систем.
Научные школы По состоянию на 2023 год в институте действуют следующие научные школы: Школа Железнякова Владимира Васильевича — взаимодействие электромагнитного излучения с астрофизической и геофизической плазмой. Школа Литвака Александра Григорьевича — взаимодействие интенсивного электромагнитного излучения с плазмой. Школа Сергеева Александра Михайловича — фемтосекундная оптика, нелинейная динамика оптических систем и высокочувствительные оптические измерения. Школа Таланова Владимира Ильича — развитие дистанционных радиофизических методов диагностики и мониторинга состояния окружающей среды.