КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 20-12-00389

НазваниеФано-резонансы высокого порядка в микроскопических диэлектрических сферах и их применения для генерации электрических и магнитных полей, оптических вихрей, оптических наноджетов и наноскопии

РуководительЛукьянчук Борис Семенович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова», г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2023 г. - 2024 г.

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (45).

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе, 02-302 - Когерентная и нелинейная оптика

Ключевые словарезонансы Ми, Фано резонансы, оптический магнетизм, рассеяние света, суперосцилляции, нановихри, наноструи, наноскопия

Код ГРНТИ29.33.17

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Заявленный проект направлен на комплексное, всестороннее, масштабное теоретическое и экспериментальное исследование наночастиц из различных материалов, обладающих оптическими резонансами. Их наличие позволяет во много раз повысить эффективность взаимодействия света со средой, открыть новые явления, добиться увеличения оптических, нелинейно-оптических, магнитооптических эффектов. Это возможно благодаря сильной локализации электромагнитной энергии на субволновом масштабе. Степень локализации и добротность резонансов взаимосвязаны и зависят от величины радиационных и нерадиационных потерь. В диэлектрических и полупроводниковых частицах вдали от переходов и запрещенной зоны величина нерадиационных потерь, мнимая часть показателя преломления, пренебрежимо мала. Возможность управлять радиационными потерями в фотонных системах позволила переоткрыть оптический аналог квантовых связанных состояний континуума. Экспериментальная демонстрация резонансов магнитного диполя, квадруполя и более высоких мультиполей произвела революцию в нанофотонике, поскольку подтвердилась эффективная локализация магнитной компоненты световой волны внутри наночастиц. Причем такой магнитный вклад может превосходить по амплитуде электрический. За счет этого можно достичь пространственного сверх-разрешения, сформировать магнитный фотонный наноджет и достичь многократного усиления величины магнитного поля. В связи с этим представляет интерес разработка сенсоров магнитного поля, основанных на оптических резонансах. Кроме того, накопленные знания по фотонным наноджетам будут использованы для манипуляции излучением алмазных эмиттеров. Несмотря на экспериментальных успех и развивающуюся практику визуализации объектов с характерным размером 10 нм, остается пробел в понимании подобных эффектов из-за отсутствия всестороннего теоретического описания наблюдаемых явлений, учета подложки под микрочастицами, учета вариации их формы. Таким образом, на ближайшие два года продленного проекта ставятся три задачи 1) экспериментальное исследование оптических резонансов в магнитном поле; 2) экспериментальные изучение возможности манипуляции излучением алмазных эмиттеров; 3) теоретическое описание эффектов сверх-разрешения и исследование подобных явлений с помощью лазерного проекционного микроскопа. Задачи предлагаемого проекта являются весьма масштабными как по современным научным вызовам, так и по количеству предполагаемых результатов. Отвечают вызовам современной науки, что подчеркивает новизну, актуальность и перспективность заявляемых исследований. Результаты являются достижимыми, т.к. научный коллектив обладает необходимыми знаниями, научной квалификацией, опытом, наработками и оборудованием для их получения. По результатам реализации проекта можно добиться и практической пользы от выполнения данных исследований.

Ожидаемые результаты
В рамках выполнения проекта предполагается получить большой набор экспериментальных данных, построить теоретические модели для объяснения эффектов супер-разрешения с помощью микрочастиц за счет преодоления дифракционного предела. Помимо чисто академического интереса, результаты данной части работы могут представлять интерес и для практического применения микроскопии наноструктурированных объектов с повышенным пространственным разрешением (микроэлеткронные и фотонные чипы, биологические клетки и вирусы). В части проекта про магнитные поля ожидается создание образца и экспериментальное наблюдение магнитоиндуцированного эффекта Гуса-Хенхен. Полученные значения изменения пространственного распределения интенсивности луча будут больше по сравнению с величиной экваториального магнитооптического эффекта Керра в магнитоплазмонном кристалле, что приведет к повышению чувствительности магнитного сенсора, по сравнению со стандартным подходом, основанным на изменении экваториального магнитооптического эффекта Керра. Магнитоплазмонный сенсор на основе эффекта Гуса-Хенхен может быть применен для детектирования концентрации частиц в жидких суспензиях и газов, что представляет интерес для мирового сообщества в области нанобиотехнологий, медицины. Ожидается, что с помощью диэлектрических структур (полупроводниковых олигомеров наночастиц, прозрачных микролинз) будет продемонстрировано усиление интенсивности и направленности люминесцентного излучения от алмазных наночастиц, содержащих центры окраски. Алмазы с центрами окраски находят широкое применение в квантовой оптике, сенсорике и биофизике благодаря химической инертности, термической стойкости, стабильности люминесценции.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---