Лаборатория «Нелинейная оптика конденсированных сред»

В лаборатории ведутся фундаментальные и прикладные научные исследования по широкому спектру проблем, связанных с взаимодействием оптического излучения с веществом, включая нано и микрочастицы и биологические объекты. Исследуется возможность оптического и оптомеханического контроля внутренней и трансляционной температуры и динамики микро и наночастиц. Разрабатываются новые подходы для недеструктивной и всесторонней характеризации микрочастиц. Исследуются новые подходы для оптического охлаждения твердых тел. В лаборатории активно ведутся прикладные исследования, в рамках которых открыты два малых инновационных предприятия и реализуются два исследовательских проекта в интересах индустриальных заказчиков.

Направления исследований

Разработка нелинейных левитодинамических систем для детекции слабых сил

В лаборатории проводятся экспериментальные и теоретические исследования нелинейной динамики микрочастиц, локализованных в радиочастотных ловушках.

В таких системах возможны фазовые переходы между динамическими режимами, при этом точка перехода оказывается чувствительной к внешним воздействиям.

Отслеживание динамики частицы открывает новые возможности для детектирования малых сил.

Исследование процессов хаотизациидинамических систем

На первый взгляд, хаос это то, у чего нет никаких правил. Но это не так.

Динамические системы переходят из упорядоченной периодической к непредсказуемой хаотической динамике по определенным правилам. И что интересно - эти правила могут проявляться в совершенно разных по своей природе системах - биологических, социологических, физических. Таким образом, исследование процессов хаотизации динамики микрочастиц позволяет исследовать буквально весь мир вокруг нас. Почему микрочастицы в ловушках? Ловушки характеризуются разными параметрами, которыми легко управлять и смотреть, по какому пути динамика пойдет к хаосу.

Исследование нестационарных топологических дефектов в нематических жидких кристаллах

Жидкие кристаллы сочетают свойства жидкостей и кристаллов, обладают

внутренней упорядоченностью и высокой чувствительностью к внешним воздействиям.

Они применяются в оптоэлектронике, сенсорах и дисплеях.

В нематиках под действием электрического поля возникают электрогидродинамические неустойчивости — динамические структуры, вызывающие рассеяние проходящего света и флуктуации его интенсивности.

С ростом напряжения размер структур уменьшается, а скорость возрастает.

Такие жидкокристаллические ячейки могут использоваться для модуляции и генерации контролируемого шума, поэтому они применимы в создании источников истинно случайных чисел и реализации вычислительных систем (например, машины Изинга).

Исследование механизмов трансляционного и внутреннего оптического охлаждения твердотельных материалов различных размеров и состава

В лаборатории исследуется проблема оптического охлаждения твердотельных систем, к которым относятся объемные кристаллы и нанокристаллы, легированные редкоземельными ионами, а также полупроводниковые гетероструктуры различной размерности. Интерес к получению оптически охлаждаемых объемных кристаллов связан с возможностью получения компактного твердотельного охладителя, не имеющего вибраций, для использования в различных системах нанофотоники и оптоэлектроники. Оптическое охлаждение наночастиц также востребовано для реализации квантового состояния твердотельного нанообъекта в левитирующей оптомеханике.

Исследование модификации энергетического спектра носителей заряда в полупроводниковых наноструктурах под действием сильных оптического и электрического полей

Возможность управления свойствами полупроводниковых структур с помощью оптического и электрического полей становится особенно значимой для наноразмерных систем, используемых для создания различных устройств фотоники и оптоэлектроники. Воздействие сильных полей на наноструктуры приводит к фотоиндуцированной перестройке как энергетического спектра носителей заряда, так и колебательного спектра таких структур. В лаборатории проводятся теоретические и экспериментальные исследования механизмов контролируемой светом передачи энергии в электрон-фотон-фононных низкоразмерных системах в условиях оптического и электрического штарк-эффектов.

Разработка нового класса высоко прецизионных акселерометров и гравиметров на базе оптомеханических систем с частицами-сенсорами, левитирующими в радиочастотных ловушках

В лаборатории ведётся разработка нового класса акселерометров и гравиметров на базе левитирующих оптомеханических систем. Левитирующие наночастицы, используемые в качестве сенсора в акселерометрических измерениях, показывают чувствительность в измерении динамических ускорений порядка 1е-7 g Гц^(-0.5) (где g - ускорение свободного падения), теоретический предел возможной чувствительности соответствует 3е-12 g Гц^(-0.5). Это открывает путь к созданию компактных, высокоточных сенсоров для фундаментальных исследований.

Пленение и исследование свойств биологических микрообъектов с помощью оптического пинцета

В рамках текущего исследования мы изучаем механические свойства клеточных мембран — направление, которое может лечь в основу новых методов диагностики нейродегенеративных заболеваний. Для отработки методик и понимания поведения мембран в разных условиях в экспериментах использовались разнообразные биологические объекты: от дрожжей (1) и эритроцитов (2) до клеток линии HeLa, предположительно — карциномы (3), и даже тихоходки (4). Такое разнообразие позволяет оценить универсальность подхода и выявить особенности механического отклика мембран, которые в перспективе могут служить чувствительными биомаркерами при патологических изменениях.

Оборудование

Список оборудования, к которому у лаборатории есть полный доступ, доступен по ссылке

Смотреть оборудование

Наши партнеры

Контакты лаборатории

  • Иконка пункта

    +7 921 943 47 05

  • Иконка пункта

    avivanov@itmo.ru

    Руководитель лаборатории

  • Иконка пункта

    Санкт-Петербург, Биржевая линия, дом 14