• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

5 причин учиться на базовой кафедре квантовой оптики и нанофотоники Института спектроскопии РАН

Чем молодых физиков привлекает обучение в Вышке? Какие лаборатории ИСАН открыты для будущих профессоров и академиков? Выяснила новостная служба портала.

1. Институт спектроскопии РАН — один из крупнейших академических институтов России

 Входит в пятерку академических институтов России по цитируемости публикаций в Scopus и в Web of Science; вошел в первую группу институтов РАН по результатам последнего рейтинга;

 Участник крупных международных проектов — CERN, FAIR, DESY;

 Именем ученого ИСАН, профессора Владилена Летохова, названа высшая и единственная награда российского ученого за рубежом — медаль Европейского физического общества за прорывные работы в области взаимодействия лазерного излучения с веществом;

 В Институте работают 30 докторов и 45 кандидатов наук.

2. С первого дня учебы в ИСАН студенты погружаются в большую науку

Студенты сами выбирают тему исследования и уже с третьего курса вместе с учеными Института спектроскопии приступают к экспериментам.

3. Студенты ИСАН вовлечены в мировое научное сообщество

Здесь работают ведущие ученые РАН в области лазерной физики и спектроскопии, исследования ведутся в широкой национальной и международной коллаборации. ИСАН — научная Мекка для ученых всего мира, включая Нобелевских лауреатов по лазерной физике, фотонике и спектроскопии, которые часто посещают институт и выступают на семинарах с докладами.

История ИСАН насчитывает 50 лет. За это время здесь сделаны пионерские эксперименты по лазерному охлаждению атомов, по лазерному разделению изотопов с использованием методов селективного лазерного возбуждения атомов и молекул, что привело к созданию новой области — лазерной химии.

Признание ИСАН принесли также работы Сергея Мандельштама по теории спектров высокоионизованных атомов, аналитической спектроскопии, Романа Персонова по методу селективного лазерного возбуждения тонкоструктурных спектров и выжиганию провалов в спектрах молекул, Владимира Аграновича по теории экситонов, поляритонов и резонансных наноструктур типа органика-полупроводник и др.

4. Студенты, решившие продолжать обучение, получают все бонусы академической аспирантуры Вышки

В академической аспирантуре можно спокойно заниматься наукой — стипендия составляет 30 000 рублей, не говоря уже об оплачиваемой работе в исследовательских проектах НИУ ВШЭ, участии в международных стажировках, конференциях и грантах. Аспирантский челлендж заканчивается присуждением степени PhD.

5. На практику студентов принимают международные организации-партнеры ИСАН:

  Институт квантовой оптики общества Макса Планка, Гархинг, Германия

  Институт физики света общества Макса Планка, Эрланген, Германия

  Международный центр теоретической физики, Триест, Италия

  Институт фотонных наук, Барселона, Испания

  Университет Экс-Марсель, Марсель, Франция

  Калифорнийский университет, Риверсайд, США

  ASML, крупнейший производитель фотолитографических систем для микроэлектронной промышленности, Велдховен, Нидерланды

Так чем же занимаются в Институте спектроскопии РАН?

С помощью методов спектроскопии в Институте изучают природу: от космоса и живых систем, до твердых тел и наносистем. Подробнее о том, что изучают в ИСАН и где находят применение результаты исследований, рассказывают сотрудники лабораторий.

 

Антон Гритченко

Антон Гритченко,
аспирант факультета физики ВШЭ, инженер-исследователь ИСАН

— Я занимаюсь однофотонными источниками излучения, их взаимодействием с наноструктурами. Они позволяют создавать источники излучения для квантовых линий связи с существенно лучшими характеристиками. Это линии с алгоритмами, которые на фундаментальном уровне защищают от прослушки и применяются в банковском секторе, в оборонной промышленности.

Существует мнение, что в науке тяжело работать, покупка оборудования растягивается на несколько месяцев. У меня много примеров, когда замена детали, которой не было в наличии в лаборатории, происходила за два-три дня.

Лаборанты в Вышке — действующие ученые, и это огромный плюс. Лаборатория наноплазмоники и нанофотоники под руководством профессора В. И. Балыкина, которую я выбрал, — одна из самых продуктивных и тесно сотрудничает с зарубежными коллегами.

 

Игры со светом: фотоника, плазмоника и наноплазмоника

Фотоника — современный аналог оптики, как самостоятельная дисциплина сформировавшийся в 1960-х годах. Фотоника применяется в создании новых устройств.

Если же скомбинировать микроэлектронику и фотонику, получится плазмоника, новая технология, которая сочетает в себе лучшие свойства электронных и оптических схем. В перспективе она позволит создавать вычислительные элементы маленького размера, но при этом с информационной емкостью и производительностью, во много раз превышающими нынешние показатели.

Наноплазмоника — новое направление, открытое в 90-х годах. Наноплазмоника изучает явления, связанные с колебаниями электронов проводимости в металических наноструктурах и наночастицах и взаимодействием этих колебаний со светом.

«В лаборатории наноплазмоники и нанофотоники недавно собрали плазмонный нанолазер сверхмалого размера, в котором используются плазмонные поля вместо фотонных», — рассказывает Антон Гритченко.

Ультрабыстрые процессы

В лаборатории спектроскопии ультрабыстрых процессов изучают процессы в веществе, которые длятся пико- и фемтосекунды. Чтобы понимать, пико — это 10-12, фемто — 10-15 секунды, то есть очень быстро. Чем короче импульсы, тем больше возможностей для наблюдения за сверхбыстрыми процессами в режиме реального времени.

«Объекты для исследования могут быть совершенно разные: твердые тела, жидкости, газы, плазма, живые системы. Широкое применение такой метод находит в разных областях химии: фотохимии, фемтохимии, фотосинтезе», — уточняет Алексей Мельников, научный сотрудник ИСАН.

Филаментация: как распознать химическую аварию удаленно

Филаментация используется для зондирования окружающей среды, определения примесей в ней. Если произошла авария на химическом заводе, с помощью филаментов можно, не заходя на территорию, узнать концентрацию вредных веществ. А с помощью фемтосекундных лидаров удаленно зондируют атмосферу. Полученные данные могут использоваться для составления прогноза погоды, оценивания радиационной обстановки на местности.

Лазерный майкромашининг

Такой метод используется в обработке материалов, создании микроструктур. Плюсы фемтосекундных импульсов в том, что они очень быстро вырывают вещество с поверхности твердого тела и энергия не успевает проникнуть в него. Вместо безобразных отверстий, которые остаются после воздействия наносекундного лазера, получаются аккуратные структуры.

Воздействие фемтосекундного лазера на вещество контролируемо разрушительно, то есть им можно управлять. Поэтому метод применяется даже в медицине: для операций на глазах и в стоматологии.

Молекулярное кино

Молекулярное кино позволяет наблюдать за химическими реакциями между молекулами, что не удается с помощью других методов, так как реакции протекают очень быстро.

«Интервал между кадрами молекулярного кино сравним со временем взаимодействия между молекулами — порядка фемтосекунд», — объясняет Виктор Компанец, старший научный сотрудник ИСАН.

Биосенсоры

Одно из приложений нанолазера (спайсера) —  биосенсоры. Так как внутри нанолазера достаточно высокая концентрация поля, то можно делать либо микрорезонаторную спектроскопию, либо лазерную спектроскопию при крайне низких концентрациях.

Биосенсоры применяются в медицине, для определения уровня глюкозы в крови, например. В Институте спектроскопии занимаются детектированием биомаркеров сердечных заболеваний — белка тропонина, который участвует в процессе мышечного сокращения. Тропонин появляется, когда у человека наблюдаются сердечные заболевания.

«В ИСАН добились того, что можно детектировать тропонин с высокой точностью, вплоть до единичных молекул», — добавляет Антон Гритченко.

Литография нового поколения

В институте спектроскопии исследуют принципы работы источников для атомной нанолитографии. Атомная оптика, а точнее атомная нанолитография стала возможной, когда ученые научились управлять движением атомов при их приближении к поверхности.

«В последние годы шла борьба за размер элементов для того, чтобы создавать компактные электронные чипы и микросхемы с очень высокой плотностью элементов и высокой производительностью», — рассказывает заведующий сектором плазменных источников излучения ИСАН Владимир Кривцун.

Холодные атомы

В ИСАН также занимаются атомной оптикой и холодными атомами. Холодные атомы — охлажденные до сверхнизкой (близкой к абсолютному нулю) температуры атомы вещества. Состояние получило название конденсата Бозе-Эйнштейна. Одно из свойств конденсата — сверхтекучесть, поскольку между атомами отсутствует всякое трение. «Холодные атомы позволяют создавать потрясающей точности часы — эталоны времени, по которым работают GPS и другие спутниковые системы навигации, — объясняет Антон Гритченко. — На холодных атомах можно проводить различные квантовые эксперименты, квантовые симуляции, также существуют квантовые компьютеры на холодных атомах».

Подать документы в магистратуру по физике можно до 31 июля.

 Иконки: flaticon.com/ Cole Bemis

Вам также может быть интересно:

«Мы можем изменять спины электронов, прикладывая внешнее магнитное поле»

Ученые ВШЭ, МФТИ и Института физики твердого тела РАН совместно с коллегами из Англии, Швейцарии и Китая изучили свойства тонкослойной гетероструктуры «платина — ниобий». Проведенные ими эксперименты и теоретические расчеты подтвердили, что при контакте со сверхпроводником в платине возникает спин, который можно использовать как носитель информации. Платина не обладает собственным магнитным моментом, что в перспективе дает возможность создавать на базе новой структуры еще более миниатюрные чипы, чем в «традиционной» спинтронике. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Микролазеры с квантовыми точками оказались способны работать даже при высоких температурах

Ученые из Международной лаборатории квантовой оптоэлектроники НИУ ВШЭ в Санкт-Петербурге исследовали, как размер резонатора влияет на температуру работы микродискового лазера с квантовыми точками в режиме двухуровневой генерации. Выяснилось, что микролазеры способны генерировать излучение на нескольких частотах даже при высокой температуре. Это позволит в будущем использовать микролазеры в фотонных интегральных схемах и передавать в два раза больше информации. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanomaterials.

Атомные часы, квантовые деньги и разноцветные алмазы: как прошел День света на факультете физики ВШЭ

В конце мая факультет физики Вышки впервые организовал День света для студентов и абитуриентов. Его целью стало погружение школьников и учащихся младших курсов в увлекательный мир науки. Ученые ВШЭ рассказывали о распространении света в галактике, демонстрировали волновую теорию света на потолке лекционного зала и опыты с получением флуоресцеина. А студенты старших курсов представили свои исследовательские работы.

Туннельный контакт помог изучить электронную структуру углеродных нанотрубок

Российские физики показали, что можно использовать туннельный контакт для спектроскопии электронных состояний углеродных нанотрубок. Предложенная технология изготовления туннельного контакта и метод спектроскопии помогут точно определять ширину запрещенной зоны нанотрубок, которая является ключевой характеристикой для разработки любых электронных устройств на их основе. Результаты работы были представлены в журнале Applied Physics Letters.

«Нам удалось быстро включить магистрантов-физиков в реальные научные исследования»

В этом году состоялся первый выпуск магистерской программы «Физика». О том, чего удалось достичь студентам, какими исследованиями они занимались во время учебы и как будет меняться программа в будущем, рассказал ее академический руководитель, директор Института теоретической физики им. Л. Д. Ландау, член-корреспондент РАН Владимир Лебедев. Подать документы на программу можно до 31 июля.

Какими исследованиями занимаются в магистратуре по физике

Студенты магистерской программы «Физика» сразу приступают к исследованиям в ведущих академических институтах, участвуют в проводимых в лабораториях этих институтов экспериментах и готовят научные публикации по результатам своих работ. Рассказываем о трех исследованиях выпускников 2019 года, которые получили высокие оценки экспертов, а сами выпускники — рекомендации в аспирантуру.

В Вышке появятся первые экспериментальные лаборатории по физике

Конкурсная комиссия НИУ ВШЭ подвела итоги международного конкурса на создание физических лабораторий. Его победителями стали два проекта — лаборатория Ван-дер-Ваальсовых гетероструктур и лаборатория нанофотоники и функциональных материалов.

Как поступить в магистратуру факультета физики по результатам научных исследований

25 мая на факультете физики состоится конкурс студенческих научных работ. Его победители и призеры получат льготы при поступлении на магистерскую программу «Физика». Прием заявок на конкурс продолжается по 23 мая. Рассказываем, как он будет проходить.

«День открытых дверей»: где учатся физики

Домашняя атмосфера, лояльные преподаватели и возможность заниматься наукой уже с первого курса — так устроен один из самых молодых факультетов Вышки, факультет физики. В проекте «День открытых дверей» о нем рассказывают студенты бакалаврской программы «Физика» Арслан Галиуллин (2 курс) и Софья Лопатина (1 курс).

Ученые открыли эффект СР нарушения в распадах очарованных мезонов

Исследователи ВШЭ и Яндекса в составе коллаборации LHCb в ЦЕРН впервые обнаружили СР нарушение в распадах очарованных мезонов.21 марта представители коллаборации LHCb заявили об этом на конференции по электрослабым взаимодействиям и теориям большого объединения в Ля Туиле. Открытие может стать ключом к разгадке тайны асимметрии вещества и антивещества во Вселенной.