Коллектив ученых под руководством профессора Юрия Раковича в Национальном исследовательском ядерном университете МИФИ впервые разработал настраиваемый микрорезонатор для создания гибридных энергетических состояний между светом и материей. Он позволяет управлять химическими и биологическими свойствами молекул с помощью света, сообщает пресс-служба университета. Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Review of Scientific Instruments.
Разработанный микрорезонатор — это “ловушка” для света, представленная в виде двух зеркал, расположенных друг от друга на расстоянии в несколько сотен нанометров. Когда квант света попадает в эту ловушку, он формирует локализованное состояние электромагнитной волны. Изменяя форму и размер резонатора, можно управлять пространственным распределением электромагнитной волны и временем жизни фотона в резонаторе.
Новая разработка позволяет управлять химическими и биологическими свойствами молекул с помощью света. Высокая оценка прибора объясняется новизной, эффективностью и универсальностью его конструкции, а также уникальностью свойств микрорезонатора для проведения исследований.
Резонансное взаимодействие между квантовыми излучателями и локализованным электромагнитным полем интересно прежде всего благодаря возможности управлять свойствами гибридных состояний «свет—вещество». В таких системах свет и вещество формируют некое промежуточное состояние с измененными свойствами. Причем этими свойствами гибридных состояний можно управлять с помощью оптического излучения (света). Один из способов получения таких состояний — помещение излучающих или поглощающих молекул в резонатор.
По словам ученых, представленная конструкция настраиваемого микрорезонатора существенно упростит и расширит такие исследования, позволив изучать взаимодействия света с веществом в режимах как сильной, так и слабой связи для образцов практически любого вещества в спектральном диапазоне от УФ- до ИК-излучения.
«Прибор представляет собой микрорезонатор Фабри—Перо (λ/2), состоящий из плоского и выпуклого зеркал, которые обеспечивают плоско-параллельность по крайней мере в одной точке на поверхности последнего, минимизируя объем моды. Это “ловушка” для света, изготовленная в виде двух зеркал, расположенных друг от друга на расстояние меньше длины волны света», — рассказал ведущий ученый лаборатории гибридных фотонных наноматериалов НИЯУ МИФИ, профессор Юрий Ракович.
Когда квант света попадает в эту «ловушку» или излучается источником света внутри резонатора, он начинает активно «метаться», многократно отражаясь от зеркал. За счет этого удается осуществить связь фотонов и собственных энергетических состояний микрорезонатора.
«Изменяя форму и размер резонатора, а также коэффициенты отражения зеркал, можно управлять свойствами света и эффективностью такой “ловушки”», — рассказал Юрий Ракович.
Микрорезонатор удобен в обращении, а его устройство достаточно простое, чтобы наладить его промышленное производство. С его помощью можно не только создавать приборы для управления скоростью химических реакций, но и разрабатывать высокоэффективные источники света и новые лазерные устройства с низким порогом генерации управления.
«Использование этого прибора откроет 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. Это станет и большим шагом к разработке разнообразных практических приложений эффекта связи “свет—вещество”, прежде всего для модификации физических, химических и биологических процессов», — рассказал научный сотрудник лаборатории гибридных фотонных наноматериалов НИЯУ МИФИ Дмитрий Довженко.
История Национального исследовательского ядерного университета МИФИ началась 75 лет назад во время Великой Отечественной войны. 23 ноября 1942 года было подписано постановление Совнаркома СССР об образовании Московского механического института боеприпасов (ММИБ), с 1945 года известного как Московский механический институт (ММИ). В 1953 году институт приобрел нынешнее название МИФИ, все факультеты которого стали в большой степени ориентированы на подготовку специалистов атомной энергетики и оборонной промышленности.
В 1952 году постановлением правительства СССР были созданы первые четыре отделения МИФИ в закрытых городах (ныне Озерск, Новоуральск, Лесной на Урале и Саров) для подготовки кадров на местах. Впоследствии были созданы отделения МИФИ в Обнинске, Снежинске и Трехгорном. МИФИ готовил кадры для ядерной отрасли по широчайшему спектру специализаций и в итоге стал элитным вузом и приобрел мировую известность.
Новый этап развития университета начался в 2008 году, когда МИФИ стал одним из двух первых национальных исследовательских университетов и был переименован в Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ.
По информации https://stimul.online/news/uchenye-mifi-sozdali-unikalnuyu-lovushku-dlya-sveta/
