Международная лаборатория гибридных фотонных наноматериалов

Научные результаты:

1. Проведено исследование эффективности резонансного переноса энергии и характерных расстояний в гибридных системах, находящихся в режиме сильной связи в микрорезонаторе.
2. Изучены условия увеличения характерных расстояний, на которых происходит резонансный перенос энергии с помощью эффекта сильной связи (результат вошел в число важнейших достижений отечественных ученых в Год науки и технологий).
3. Изготовлены активные среды, содержащие модельные аналиты для получения ГКР-спектров в рабочей полости перестраиваемого микрорезонатора.
4. Проведено исследование влияния режима сильной связи на вид спектра ГКР модельных аналитов в рабочей полости перестраиваемого микрорезонатора.
5. Проанализированы возможности аналитического описания полученных в ГКР-системах экспериментальных результатов с позиции образования сильной связи между локализованными плазмонными модами и экситоном.
6. Проведены исследование влияния степени перекрывания плазмонных спектров со спектрами полупроводниковых нанокристаллов на эффективность биэкситонной фотолюминесценции и определение допустимого диапазона интенсивностей возбуждающего излучения и эффективного сечения поглощения.
7. Проведено исследование влияния плазмон-экситонного взаимодействия на степень запутанности генерируемых фотонных пар.
8. Разработаны новые подходов к сенсингу и диагностике, использующих пары запутанных фотонов, и теоретическое моделирование потенциальной диагностической платформы.

Внедрение результатов исследования:

• Создана уникальная настраиваемая микрорезонаторная система для создания гибридных состояний «свет-вещество» и управления химическими и биологическими свойствами молекул светом.

• Прибор представляет собой микрорезонатор, состоящий из плоского и выпуклого зеркал, которые обеспечивают плоско-параллельность по крайней мере в одной точке на поверхности последнего, минимизируя объем моды. Настройка длины микрорезонатора с нанометровой точностью обеспечивается пьезоустройством прецизионного позиционирования.

• Использование этого прибора открывает новые возможности для изучения влияния эффектов сильной и слабой связи на комбинационное рассеяние, скорость химических реакций, электропроводность, лазерную генерацию, безызлучательный перенос энергии и другие физические, химические и биологические функции.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

• С участием Международной лабораториии гибридных фотонных наноматериалов и Лаборатории нано-биоинженерии НИЯУ МИФИ создан кластер превосходства (передового опыта) двух мега-лабораторий, специализирующихся на плазмонных и экситонных наноструктурах и их применениях в оптоэлектронике и биомедицине.
• Созданный уникальный кластер позволил как научным работникам и студентам этих лабораторий, так и сотрудникам других подразделений НИЯУ МИФИ и других научных учереждений, использовать уникальное оборудование и технологии, созданные в кластере.
• С 14 июня 2022 года кластер двух мега-лабораторий объединился в Научный центр наноинженерии фотонных материалов для биомедицины и оптоэлетроники инженерно-физического института биомедицины.

Образование и переподготовка кадров:

• За весь период выполнения проекта ведущим ученым Раковичем Ю.П. были организованы очные стажировки молодых ученых и студентов в Центр физики материалов Высшего совета по научным исследованиям Испании, г. Сан-Себастьян, где проводились совместные эксперименты в области наноплазмоники и биосенсинга, а также научные обсуждения результатов и подготовка совместных публикаций. Ввиду независящих от ведущего ученого обстоятельств, связанных с распространением в 2020 году коронавирусной инфекции COVID-19 и соответствующими предпринятыми мерами изоляции, очные стажировки аспирантов/студентов в организацию, в которой ведущий ученый работает на постоянной основе, не состоялись. Однако, для повышения квалификации студентов, аспирантов и сотрудников коллектива, ведущим ученым были организованы и проведены онлайн-стажировки.
• В 2021 году один из членов ЛГФН защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук.

Сотрудничество:

Университет Страны Басков, Сан Себастиан (Испания): совместные исследования.

Университет ИТМО  (Россия): проведение совместных исследовательских проектов. Обмен научно-технической информацией и результатами научных исследований. Публикация результатов совместных научных исследований в этих областях на условиях, оговоренных университетами. Проведение совместных семинаров, конференций, симпозиумов и обмен студентами и исследователями, работающими по вышеуказанной тематике.

Университет города Реймс Шампань-Арден (Франция): проведение совместных исследовательских проектов. Обмен научно-технической информацией и результатами научных исследований. Публикация результатов совместных научных исследований в этих областях на условиях, оговоренных университетами. Проведение совместных семинаров, конференций, симпозиумов и обмен студентами и исследователями, работающими по вышеуказанной тематике.