26.04.2023 (13:00) Семинар ИОФ РАН "Актуальная физика", № 7

21.04.2023
Логотип ИОФ РАН голубой
        Семинар ИОФ РАН 
     "Актуальная физика", № 7
     26 апреля 2023 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., ведущий 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 до 12:30 26.04.2023.
 
С приглашенным докладом «Новый "коммутационный" механизм хранения информации в ДНК: что откроют для себя физики, химики, биологи, математики и программисты?» выступит доктор физико-математических наук Максим Петрович Никитин, регламент выступления – 1 час. 
Профессор С.В. Демишев сделает сообщение «О конкурсе лучших публикаций в 2023 г.» Также будет проведено награждение победителей конкурса, прошедшего в марте 2023 г. (публикации сотрудников ИОФ РАН за февраль 2023 г.), регламент – 10 минут.
На семинаре также будут представлены доклады по лучшим работам, опубликованным учёными ИОФ РАН в марте 2023 года, отобранные комиссией Учёного Совета ИОФ РАН. Регламент конкурсных выступлений – не более 15 минут доклад и 5 минут – обязательная дискуссия.

Программа семинара:

1. д.ф.-м.н. М.П. Никитин
(1) Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет), Долгопрудный, Россия
(2) Университет «Сириус», пгт. Сириус, Краснодарский край, Россия

Новый "коммутационный" механизм хранения информации в ДНК: что откроют для себя физики, химики, биологи, математики и программисты?

На протяжении 70 лет с момента открытия Дж. Уотсона и Ф. Крика считалось, что ДНК хранит и обрабатывает информацию за счет своей удивительной структуры - двойной спирали, в которой две молекулярные цепи однозначно соответствуют друг другу (комплементарны). Такая структура дает возможность восстановления одной цепи за счет другой и объясняет сущность процессов передачи наследственной информации на молекулярном уровне. В докладе рассматривается новый фундаментальный механизм хранения информации в ДНК, названный «молекулярной коммутацией» (Nature Chemistry, 2023). Впервые экспериментально доказано, что ДНК может эффективно хранить, обрабатывать и передавать большой объем информации посредством слабых взаимодействий некомплементарных друг другу цепей, т.е. без образования "двойной спирали". Обнаруженный феномен представляется перспективным для изучения природы самых разнообразных процессов и открывает новые возможности для физики, биологии, химии и математики, а также широкого круга междисциплинарных исследований.

2. д.ф.-м.н., профессор С.В. Демишев
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия

«О конкурсе лучших публикаций в 2023 г.»
Награждение победителей конкурса статей, опубликованных в феврале 2023 г.


3. И.И. Власов (1, 2), О.С. Кудрявцев (1), Д.Г. Пастернак (1), Р.Х. Баграмов (3), В.П. Филоненко (3), А.М. Сатанин (4, 5), О.И. Лебедев (6)

(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
(2) Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет), Долгопрудный, Россия
(3) Институт физики высоких давлений имени Л.Ф. Верещагина РАН, Троицк, Россия
(4) Всероссийский НИИ автоматики имени Н.Л. Духова, Москва, Россия
(5) Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», Москва, Россия
(6) Laboratoire CRISMAT, CNRS, Caen, France

Уникальные особенности рамановских спектров ультрамалых наноалмазов, синтезированных из адамантана

Презентация

На конкурс представлена статья:
Oleg S. Kudryavtsev, Rustem H. Bagramov, Dmitrii G. Pasternak, Arkady M. Satanin, Oleg I. Lebedev, Vladimir P. Filonenko, Igor I. Vlasov, "Raman fingerprints of ultrasmall nanodiamonds produced from adamantane", Diamond & Related Materials, 133, 109770 (2023) DOI https://doi.org/10.1016/j.diamond.2023.109770

До недавнего времени в мире существовало два основных типа синтетических сверхмалых (менее 10 нм) алмазных частиц, синтезируемых взрывным методом и с помощью химического осаждения из газовой фазы (CVD метод). В последние годы наша лаборатория успешно разрабатывает совместно с коллегами из ИФВД РАН наноалмазы нового поколения, синтезируемые при высоком давлении и высокой температуре из адамантана и его производных. Получаемые наноалмазы отличаются от взрывных и CVD наноалмазов совершенной кристаллической структурой и не имеют аналогов в мире. В настоящей работе мы сообщаем о первом успешном синтезе сверхмалых наноалмазов (2-5 нм) из адамантана при давлении 12 ГПа и обнаружении необычных линий в спектрах комбинационного рассеяния (КР) этих наноалмазов. Такие линии КР ранее не обнаруживались ни в одном из известных типов наноалмазов. Мы обосновали и экспериментально подтвердили связь необычных линий с деформационными колебаниями СН-групп, терминирующих поверхность наноалмазов. Аномально высокая интенсивность линии СН колебаний на частоте 1344 см‾¹, расположенной вблизи фононной линии алмаза (1328 см‾¹), объясняется с помощью моделирования взаимодействия двух перекрывающихся колебательных мод и «перекачкой» энергии между ними.
Впервые наблюдаемые деформационные CH колебания в КР спектрах алмаза указывают на предельно высокую концентрацию водорода, ковалентно связанного с атомами углерода на поверхности алмаза. Такие сильно наводороженные наноалмазы являются перспективным твердотельным источником сольватированных электронов для применения в химическом катализе и биомедицине.

4. А.С. Вахрушев (1), А.М. Хегай (1), С.В. Алышев (1), К.Е. Рюмкин (1), А.В. Харахордин (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, Москва, Россия
(2) Институт химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых, Н. Новгород, Россия

Волоконно-оптические усилители для O-, E- и S-телекоммуникационных диапазонов на основе висмутовых световодов с многомодовой диодной накачкой

Презентация

На конкурс представлена статья:
Alexander Vakhrushev, Aleksandr Khegai, Sergey Alyshev, Konstantin Riumkin, Alexander Kharakhordin, Elena Firstova, Andrey Umnikov, Alexey Lobanov, Fedor Afanasiev, Aleksei Guryanov, Mikhail Melkumov, Sergei Firstov, “Cladding-Pumped Bismuth-Doped Fiber Amplifiers Operating in O-, E- and S-telecom Bands”, Optics Letters, 48(6), 1339-1342 (2023) DOI https://doi.org/10.1364/OL.482873

В настоящее время световоды, легированные висмутом, рассматриваются как одно из перспективных решений в разработке оптических усилителей для новых спектральных областей, которое в ближайшем будущем может быть внедрено в существующие волоконно-оптические телекоммуникационные системы с целью увеличения их производительности за счет осуществления передачи данных в расширенном диапазоне длин волн. В данной статье научным коллективом была разработана серия волоконных усилителей на основе различных типов висмутовых световодов, которые могут быть использованы для эффективной работы в O-, E- и S-телекоммуникационных диапазонах (O {1260–1360 нм}; E{1360–1460 нм}; S{1460–1530 нм}). Впервые экспериментально продемонстрирована принципиальная возможность создания таких устройств с использованием многомодовых полупроводниковых лазерных диодов, излучающих на длине волны 0,7–0,8 мкм. Основным результатом работы стала реализация лабораторных макетов висмутовых усилителей для указанных областей длин волн, которые обладают высокими пиковыми значениями усиления >25–30 дБ в соответствующих телекоммуникационных диапазонах и относительно низкими коэффициентами шума 5–6 дБ. Получены характерные зависимости выходных параметров разработанных устройств. Комбинирование длин волн накачки для возбуждения различных типов висмутовых активных центров позволило достичь рекордных значений ширины (по уровню –3 дБ) спектра усиления >120 нм при вариациях усиления <2 дБ. Из анализа экспериментально полученных значений было установлено, что разработанные устройства не уступают (по большинству параметров) лучшим аналогам с одномодовой накачкой, однако являются более экономически эффективными. Результаты проведенного исследования открывают новые возможности для использования висмутовых световодов как ключевого элемента волоконно-оптических устройств для различных практических приложений.

5. Д.Н. Чаусов (1, 2), А.Д. Курилов (1, 3), А.И. Смирнова (4), Д.Н. Столбов (4, 5), Р.Н. Кучеров (1, 3), А.В. Емельяненко (5), С.В. Савилов (5), Н.В. Усольцева (4)
(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
(2) Московский финансово-промышленный университет «Синергия», Москва, Россия
(3) Государственный университет просвещения, Мытищи, Россия
(4) Научно-исследовательский институт наноматериалов, Ивановский государственный университет, Иваново, Россия
(5) Московский государственный университет, Москва, Россия

Мезоморфизм, диэлектрическая проницаемость и ионная проводимость тридецилата холестерола, допированного малослойными графитовыми фрагментами

Презентация

На конкурс представлена статья:
D.N. Chausov, A.D. Kurilov, A.I. Smirnova, D.N. Stolbov, R.N. Kucherov, A.V. Emelyanenko, S.V. Savilov, N.V. Usol’tseva, “Mesomorphism, Dielectric Permittivity, and Ionic Conductivity of Cholesterol Tridecylate Doped with Few-Layer Graphite Fragments” // Journal of Molecular Liquids. – 2023. – Volume 374. – p. 121139.  DOI: https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.121139

С целью поиска углеродных наноструктур, улучшающих эксплуатационные характеристики геликоидальных жидкокристаллических материалов для электрооптических устройств, изучено влияние допирования малослойными графитовыми фрагментами (МГФ) холестерического жидкого кристалла – тридецилата холестерола (Х-20) при концентрациях добавки 0.005 wt.% и 0.02 wt.%. Установлено нелинейное влияние концентрации легирующей примеси на температуру фазового перехода, термодинамику, удельную ионную проводимость и энергию ионных переходов между положениями равновесия систем X-20/МГФ. На фазовой диаграмме впервые обнаружен двойной SmA-N* переход при добавлении МГФ, который обсуждается в рамках модели ступенчатых фазовых субпереходов (сначала возникает фазовый переход вблизи поверхности наночастиц, а затем в объёме ЖК). Сравнение данных дифференциальной сканирующей калориметрии с характеристиками диэлектрической проницаемости и ионной проводимости позволяет предположить общность факторов, влияющих как на особенности мезоморфизма при легировании несущей жидкокристаллической матрицы МГФ, так и на различия в диэлектрической проницаемости, ионной проводимости и энергии активации между чистым X-20 и его легированными системами. Наблюдаемые эффекты в системах X-20/МГФ объясняются сосуществованием двух разнонаправленных процессов: 1) взаимодействия между частицами МГФ, приводящее к их агрегации и образованию перколяционных сетей, 2) диполь-дипольные взаимодействия между молекулами X-20 и частицами МГФ, приводящие к ориентации частиц X-20 на плоских МГФ (эффект закрепления). Преобладание одного процесса над другим зависит от концентрации МГФ и температуры. Диполь-дипольные взаимодействия X-20 и МГФ увеличивают параметр порядка нематической фазы на макроскопическом уровне, тем самым улучшая диэлектрические свойства несущей жидкокристаллической матрицы.

6. О.К. Алимов (1), М.Е. Дорошенко (1), А.Ш. Ярмухамедов (2), К.А. Пирпоинт (1), Х. Шодиев (3)
(1) Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия
(2) Самаркандский государственный университет, Самарканд, Узбекистан
(3) Университет Уилфрида Лорье, Ватерлоо, Онтарио, Канада

Исследование механизмов межионного взаимодействия (Nd – Nd) в кристалле Sr3LaNb3O12:Nd3+

Презентация

На конкурс представлена статья:
O.K. Alimov, M.E. Doroshenko, A.Sh. Yarmukhamedov, K.A. Pierpoint, H. Shodiev, “Investigation of ion-ion (Nd–Nd) interaction mechanisms Sr3LaNb3O12:Nd3+crystals” //Journal of Luminescence. – 2023. – Volume 255. – p. 119604. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2022.119604

Методом селективной лазерной спектроскопии исследованы спектрально-кинетические характеристики ионов Nd3+ в кристалле Sr3LaNb3O12. Объектом исследования были выбраны образцы перовскита, легированные различной концентрацией активатора (Nd3+): n1=3,5*1020 см-3; n2=6,2*1020 см-3. Кристаллы выращены из расплава методом вертикально направленной кристаллизации в инертно-восстановительной атмосфере (Ar + H2).
Анализ полученных результатов (спектров поглощения, кинетики затухания люминесценции, время-разрешенных спектров люминесценции и возбуждения) показал, что данная матрица имеет разупорядоченную структуру с тремя различными позициями иона стронция, которые формируют в данной матрице три типа низкосимметричных оптических центров иона Nd3+ (А, В и С оптические центры). Проведенные исследования позволили определить Штарковское расщепление уровней, однородное и неоднородное уширение спектральных линий и времена жизни оптических центров иона Nd3+.
Было показано, что эффективное тушение люминесценции отдельных оптических центров ионов Nd3+ в кристалле Sr3LaNb3O12 осуществляется за счет переноса энергии электронного возбуждения при межцентровом взаимодействии. Оценка зависимости величины тушения люминесценции от концентрации легирующей примеси проводилась по кинетике затухания люминесценции А – центра (донора). Показано, что тушение люминесценции донора (А-центр) акцептором (В-центр) осуществляется по диполь-дипольному механизму. По экспериментальным результатам и в рамках теории статического тушения определены макро- (g1, g2) и микропараметры (CDA) межионного взаимодействия между оптическими центрами (А и В) иона Nd3+. Определено расстояние минимального сближения между взаимодействующими ионами Nd3+. Установлено граничное время перехода от упорядоченной стадии тушения люминесценции в ансамбле акцепторов (В-центров) к неупорядоченной стадии. Рассчитана кинетика разгорания и затухания люминесценции иона Nd3+ в ансамбле акцепторных центров (В-центров) при разных временах жизни донора и акцептора (tD < tA).

____________________________________________________________________________________________
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 26 апреля 2023 г.

Секретарь семинара Николаева Гульнара

act_phys_2023_04_26_7_qr.jpg