14.12.2022 (13:00) Семинар ИОФ РАН "Актуальная физика", № 2

10.12.2022
Логотип ИОФ РАН голубой


   Семинар ИОФ РАН "Актуальная физика", № 2
   14 декабря 2022 г., 13:00, конференц-зал ИОФ РАН, корп. 1



Руководитель семинараДемишев Сергей Васильевич, д.ф.-м.н., профессор, руководитель научного направления «Квантовые материалы, технологии и фотоника».
Секретарь семинараНиколаева Гульнара Юрьевна, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник.

Семинар проходит в смешанном режиме. По вопросам  участия в онлайн формате обращаться к секретарю семинара Николаевой Гульнаре по электронной почте: nikolaeva@kapella.gpi.ru.
 
На семинаре будут представлены доклады по лучшим работам, опубликованным учёными ИОФ РАН, отобранные комиссией Учёного Совета ИОФ РАН.
Регламент выступлений – 20 минут, включая ответы на вопросы.

Программа семинара:

1.
Ю.А. Ермакова (1), Д.В. Поминова (1), В.В. Воронов (1), А.Д. Япрынцев (2), В.К. Иванов (2), Н.Ю. Табачкова (1), П.П. Федоров (1), С.В. Кузнецов (1)

(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва
(2) Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Москва

Синтез порошков прекурсоров керамики SrF2:Yb:Er методом соосаждения из водных растворов при использовании различных фторирующих агентов: NaF, KF и NH4F


На конкурс представлена статья:

Аннотация
Одним из ключевых элементов технологии получения оптических керамик является качество исходных порошков прекурсоров. Под понятием качества порошка подразумевается большой перечень характеристик: гранулометрический состав, морфология частиц, удельная площадь поверхности, коэффициент агломерации, кислотно-основные свойства поверхности и адсорбция микропримесей на поверхности частиц. Одной из быстрых и удобных методик для оценки качества порошка прекурсора является определение квантового выхода ап-конверсионной люминесценции, так как только качественные порошки демонстрируют высокие величины интенсивности ап-конверсионной люминесценции. Методом  осаждения из водных растворов при использовании фторида натрия, фторида калия и фторида аммония в качестве фторирующих агентов синтезированы порошки однофазных твердых растворов на основе фторида стронция, легированного иттербием и эрбием. Доказано, что асимметрия рентгенографических рефлексов для исходно синтезированных порошков свидетельствует о наличии двух морфологий частиц, имеющих одинаковый химический состав, а не двух различных фаз. Методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгенографии продемонстрированы процессы роста протяженных плоских частиц из более маленьких со сферической морфологией. Выявлено, что при использовании фторида натрия и фторида калия в качестве фторирующих агентов происходит их вхождение в кристаллическую структуру фторида стронция в количестве 3-4 мол.% и 1 мол.%, соответственно. Внедрение натрия и калия приводит к улучшению спекаемости частиц в керамику и к значительному увеличению размеров частиц в 5 и 2 раз, соответственно, по сравнению с использованием фторида аммония. Зарегистрированные величины квантовых выходов ап-конверсионной люминесценции на уровне десятых долей процента при низкой плотности мощности накачки 0.1 Вт/см² являются очень высокими, что свидетельствует о возможности использования данных методик синтеза для получения порошков-прекурсоров лазерной керамики.

Дополнительная литература:






2.
А.М. Хегай (1), А.С. Вахрушев (1), А.В. Харахордин (1), С.В. Алышев (1), К.Е. Рюмкин (1), Е.Г. Фирстова (1), А.А. Умников (2), А.С. Лобанов (2), Ф.В. Афанасьев (2), А.Н. Гурьянов (2), М.А. Мелькумов (1), С.В. Фирстов (1)

(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный центр волоконной оптики им. Е.М. Дианова РАН, Москва
(2) Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых РАН, Нижний Новгород

Висмутовые волоконные лазеры с многомодовой диодной накачкой


На конкурс представлена статья:

Аннотация
Впервые реализованы висмутовые волоконные лазеры, излучающие в областях длин волн 1.3 – 1.5 мкм, с использованием многомодовой диодной накачки на длинах волн 808 и 793 нм, вводимой в световедущую оболочку активных световодов. Изучены особенности возникновения генерации на висмутовых активных центрах (ВАЦ) в лазере, работающем по трехуровневой схеме. Максимально достигнутая эффективность генерации таких лазеров составила ~ 5%. Обнаружен эффект насыщения выходной мощности генерации, возникающей на переходах ВАЦ, ассоциированных с Si. Из экспериментальных и теоретических исследований было установлено, что наблюдаемый эффект вызван низкой скоростью переходов с 3-го уровня на 2-ой (метастабильный). Экспериментально показано, что повышения скорости заселения лазерного уровня можно добиться с помощью инициации вынужденных переходов ВАЦ с 3-го (возбуждаемого) уровня фотонами с энергией (~5000 см -1 ), близкой к энергии данного перехода. В результате выходная мощность таких лазеров может существенно возрастать. Полученные результаты открывают новые возможности применения висмутовых световодов, а также масштабирования выходных характеристик устройств на их основе. 

Дополнительная литература:



4. А.С. Вахрушев, А.В. Харахордин, А.М. Хегай, С.В. Алышев, К.Е. Рюмкин, Е.Г. Фирстова, А.А. Умников, А.С. Лобанов, Ф.В. Афанасьев, А.Н. Гурьянов, М.А. Мелькумов, С.В. Фирстов, Висмутовый волоконный лазер с накачкой в оболочку световода, излучающий в области длин волн 1.3 – 1.4 мкм, Квантовая электроника, 52(8), 681–684 (2022).

3.
Д.Д. Чесалин (1), Е.А. Куликов (2), И.А. Ярошевич (3), Е.Г. Максимов (3), А.А. Селищева (2, 3), Р.Ю. Пищальников (1)

(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва
(2) Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", Москва
(3) Биологический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва

Теоретическое исследование влияния полярных и неполярных растворителей на каротиноиды на примере моделирования оптического отклика астаксантина с помощью эволюционного алгоритма оптимизации (дифференциальная эволюция)


На конкурс представлена статья:

Аннотация:
Эволюционные алгоритмы оптимизации являются активно развивающейся областью современной прикладной математики, которая исследует проблемы поиска глобального минимума недифференцируемых, нелинейных и мультимодальных функций. В данной работе представлены результаты использования алгоритма дифференциальной эволюции, являющимся одним из перспективных методов для решения физических задач, связанных с нахождением оптического отклика органических пигментных молекул. Для решения поставленных задач было разработано уникальное программное обеспечение, объединяющее в себе как процедуры расчетов спектров поглощения, так и процедуры алгоритма оптимизации. В результате были найдены статистически достоверные параметры квантовых моделей для all-trans изомеров молекулы астаксантина в полярных и неполярных растворителях.

Дополнительная литература:
3. Chesalin, D.D.; Razjivin, A.P.; Dorokhov, A.S.; Pishchalnikov R.Y.; Monte Carlo simulation affects convergence of differential evolution: a case of optical response modeling. Algorithms, 2022, (принято в печать)

4.
В. Ральченко (1, 2), В. Седов (1), А. Мартьянов (1), В. Воронов (1), С. Савин (3), А. Хомич (1, 4), М. Шевченко (1), А. Большаков (1)

(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва
(2) Харбинский политехнический университет, Харбин, Китай
(3) МИРЭА - Российский технологический университет, Москва
(4) Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва

Новый композиционный материал алмаз-германий для электроники и фотоники


На конкурс представлена статья:

Аннотация:
Впервые синтезирован композиционный материал алмаз-германий. Процесс основан на со-осаждении кристаллитов алмаза и Ge в микроволновой плазме "водород-метан-герман". Прозрачный в ИК-спектральном диапазоне на длинах волн более 10 мкм, прочный высокотеплопроводный новый материал с регулируемыми проводимостью и коэффициентом теплового расширения перспективен для применений в электронике (теплопроводящие подложки) и фотонике (яркие люминесцентные источники в желтой области спектра). Найдены оптимальные условия формирования композита алмаз-Ge, прослежена эволюция структуры пленок с изменением температуры подложки. Обнаружено, что рост композита сопровождается легированием кристаллитов алмаза германием с образованием центров окраски германий-вакансия (GeV) с интенсивной фотолюминесценцией на длине волны 602 нм. Интерес к центру GeV вызван возможными применениями в нанофотонике, нанотермометрии, в оптических биомаркерах. По модели Кернера выполнены расчеты коэффициента эффективного температурного расширения (КТР) композитов алмаз-Ge в зависимости от доли алмаза в материале. Введение кристаллитов Ge в алмазную матрицу позволяет увеличить КТР композита таким образом, чтобы приблизить его величину к значениям КТР для полупроводников, в том числе Si или SiC, и тем самым резко ослабить уровень механических напряжений в структурах полупроводник-подложка в электронных приборах.

Дополнительная литература:
1. Sedov V. et al. Luminescent diamond composites //Functional Diamond. – 2022. – Т. 2. – №. 1. – С. 53-63. https://doi.org/10.1080/26941112.2022.2071112
2. Popovich A. et al. CVD diamond-SiC composite films: Structure and electrical properties //Diamond and Related Materials. – 2022. – Т. 125. – С. 108975.  https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.108975
3. Boldyrev K.N. et al. Localized vibrational modes of GeV-centers in diamond: Photoluminescence and first-principles phonon study //Diamond and Related Materials. – 2022.
– Т. 126. – С. 109049
. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.109049
4. Sedov V. S. et al. Formation of germanium–vacancy color centers in CVD diamond //Journal of Russian Laser Research. – 2022. – Т. 43. – №. 4. – С. 503-508. https://doi.org/10.1007/s10946-022-10076-9
5. Kuznetsov S. V. et al. Cerium-doped gadolinium-scandium-aluminum garnet powders: synthesis and use in X-ray luminescent diamond composites //Ceramics International. – 2022. –
Т. 48. – №. 9. – С. 12962-12970
. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.01.169

5.
В.А. Можаева (1, 2), Д.С. Кудрявцев (2), К.А. Прохоров (1), Ю.Н. Уткин (2), С.В. Гудков (1), С.В. Гарнов (1), И.Е. Кашеверов (2), В.И. Цетлин (2)

(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва
(2) Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Москва

Классификация токсинов с использованием комбинационного рассеяния света и метода главных компонент


На конкурс представлена статья:
Аннотация
В работе исследовались пептидные и белковые токсины, полученные из ядовитых животных (змей и моллюсков) или являющиеся их синтетическими аналогами. Исследованные вещества способны селективно блокировать никотиновый ацетилхолиновый рецептор в клетках, что делает их крайне привлекательными кандидатами в препараты, действие которых направлено на этот рецептор. Был выполнен быстрый анализ и классификация этих белков и пептидов с выявлением индивидуального пространственного строения в соответствии с их первичной и вторичной структурой. Классификация основана на регистрации спектров КР (с использованием КР спектрометра, совмещенного с микроскопом) и их последующей обработке и визуализации результатов посредством метода главных компонент. Метод также позволяет различать дисульфидные изомеры одного и того же токсина, что обеспечивает возможность синтеза токсина в его естественной конформации. Результаты подтверждаются применением альтернативных биоинформатических методов анализа. С учетом возможностей КР анализа крайне малых количеств образца (порядка 10 микрограмм), метод является первым шагом при исследовании токсинов ядов редких представителей животного мира и при подтверждении правильности структур их искусственных аналогов.


____________________________________________________________________________________________
По всем вопросам выступления на семинаре, заказа пропусков (желательно не позднее, чем за два дня) и участия в онлайн формате обращаться к Николаевой Гульнаре по электронной почте: nikolaeva@kapella.gpi.ru.
Для заказа пропуска или участия в семинаре в онлайн формате необходимо указать ФИО полностью и место работы. Для прохода на территорию ИОФ РАН необходимо иметь с собой действующий российский паспорт.
Заявки на онлайн участие принимаются строго до 12:30 14 декабря.

Секретарь семинара Николаева Гульнара