Сильная связь "свет–вещество". Семинар Лаборатории гибридных фотонных наноматериалов и Лаборатории нано-биоинженерии НИЯУ МИФИ.

26 апреля состоялся совместный семинар двух лабораторий МИФИ — Лаборатории гибридных фотонных наноматериалов (ЛГФН) и Лаборатории нано-биоинженерии (ЛНБИ), — посвященный феноменологии, механизмам, условиям формирования, экспериментальной реализации и потенциальным практическим приложениям эффекта сильной связи.

На семинаре выступил руководитель ЛГФМ, профессор Юрий Ракович, с лекцией о взаимодействии "свет–вещество" в режиме сильной связи.

Сильная связь экситонного и фотонного состояний является результатом обратимого обмена энергией между возбужденным состоянием атомарных экситонных систем или молекул и электромагнитным полем. Этот процесс приводит к образованию двух новых, энергетически различных гибридных состояний "свет–вещество". Такая модификация энергетического спектра дает возможность управляемого воздействия на фундаментальные свойства вещества, такие, например, как химическая реактивность или проводимость.

В лекции были подробно рассмотрены математические модели, предложенные для объяснения механизма формирования режима сильной связи и критерии возможности его достижения, а также различные типы связанных систем, в которых этот феномен наблюдался экспериментально: ансамбли осцилляторов или одиночные осцилляторы, помещенные в различные типы микрорезонаторов; ансамбли экситонов или одиночные молекулы флуорофоров в плазмонных резонаторах.

Были обобщены и систематизированы описанные на сегодняшний день эффекты сильной связи: усиление безызлучательного переноса энергии между молекулами, изменение скоростей химических реакций, увеличение электрической проводимости, усиление комбинационного рассеяния, сильные коллективные взаимодействия рентгеновского излучения с ядрами, генерация гармоник высшего порядка, бозе-эйнштейновская конденсация и когерентное излучение.

В заключение было подробно рассказано о возможностях практического применения сильной связи "свет–вещество" в самых различных областях: фотоника, химия, нелинейная оптика, а также создание источников когерентного светового излучения нового типа — и на тех технических проблемах, которые потребуют первоочередного внимания при разработке устройств, использующих эффект сильной связи.

Во второй части семинара, ведущий ученый, профессор Ю.П. Ракович и инженер-исследователь Дмитрий Довженко представили развернутое сообщение на тему сильной связи "свет–вещество", обобщив материалы конференции "Сильная связь с органическими молекулами" (Strong Coupling with Organic Molecules, SCOM18), состоявшейся в середине апреля в Техническом университете Эйндховена (Нидерланды), на которой они присутствовали, с привлечением литературных данных (в том числе собственных опубликованных результатов).

Остановившись на физических принципах, условиях возникновения и вариантах экспериментальной реализации сильной связи, ученые рассказали о проявлениях сильной связи, имеющих прямое отношение к практическому применению этого эффекта, в частности, о плазмон-экситон-поляритонной лазерной генерации, возможности лазерной генерации с использованием производного природного флуорофора (зеленого флуоресцентного белка), управлении фотохимическими реакциями с помощью сильной связи, использование сильной связи для переноса энергии и создании нанофотонной структуры, содержащей живую фотосинтезирующую бактерию. Был приведен список соединений, для которых возможность сильной связи экспериментально обнаружена или теоретически предсказана.

Также была представлена новая разработка ЛГФН — недавно запатентованный перестраиваемый резонатор, который расширяет возможности экспериментального изучения эффектов сильной и слабой связи "свет–вещество" и практического применения эффекта связи для модификации физических, химических и биологических процессов.

Контакты:

Ведущий ученый ЛГФН проф. Ю.П. Ракович (YPRakovich@mephi.ru)

Лаборатория гибридных фотонных наноматериалов,
Национальный Исследовательский Ядерный Университет "МИФИ",
115409 Российская Федерация, Москва, Каширское шоссе, д. 31
http://lpnm.mephi.ru/index.php/ru/

Инженер-исследователь Д.С. Довженко (dovzhenkods@gmail.com)

Директор по внешним связям М. Г. Коренкова (MGKorenkova@mephi.ru)

Лаборатория нано-биоинженерии,
Национальный Исследовательский Ядерный Университет "МИФИ",
115409 Российская Федерация, Москва, Каширское шоссе, д. 31.
www.lnbe.mephi.ru

 
 
 
© 2012 Laboratory of Nano-BioEngineering