ИОФ РАН
Руководитель академик И.А. Щербаков
Понедельник 05 октября 2026 года. Начало в 16:00
Конференц-зал Института общей физики им. А.М. Прохорова (1-й корпус, 3-й этаж).
По вопросам пропусков обращаться по тел. +7(499) 503-87-77-595
E-mail: shukshinve@lst.gpi.ru (Владислав Шукшин)
Физико-химические свойства воды, пересыщенной растворенным гелием
(работа представлена авторами из МГТУ, ИОФ РАН, МГУ)
Бункин Н.Ф.а, б, Новаковская Ю.В.в
а Московский Государственный Технический Университет им. Н.Э. Баумана
б Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН
в Химический факультет, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Влияние растворенного газа на структуру воды, как правило, в литературе не рассматриваются, поскольку считается, что плотность молекул растворенного газа существенно ниже плотности молекул самой воды. В то же время, в жидкостях, насыщенных растворенным газом, возникает спонтанная нуклеация газовых нанопузырьков. Оказалось, что для газов с примерно одинаковыми растворимостями нуклеация нанопузырьков наиболее эффективна для таких газов, у которых более высокая электронная поляризуемость. Однако, среди прочих газов существует один газ, который выделен именно в контексте взаимодействия с молекулярным окружением растворителя. Этим газом является гелий. Гелий - химически инертный газ, который имеет самый высокий потенциал ионизации и самую низкую электронную поляризуемость. Поэтому в объеме воды, пересыщенной растворенным гелием, нанопузырьки не образуются, т.е. такой пересыщенный раствор является метастабильным. Была собрана установка по пересыщению воды гелием (гелированная вода). В экспериментах по динамическому светорассеянию из такой воды получено, что в объеме гелированной воды формируются электронейтральные частицы с размерами 150 и 450 нм; объемная плотность этих частиц порядка 1013 см−3. Интересно, что эти размеры / объемная плотность стабильно повторяются и сохраняются после кипячения и перемораживания гелированной воды. В экспериментах по лазерной фазовой микроскопии установлено, что в слоях толщиной ~1 микрона эти частицы формируют пространственно-периодическую структуру с характерным периодом 500 нм, т.е. слой гелированной воды проявляет анизотропные свойства. Установлено, что коэффициент преломления частиц в гелированной воде равен 1.4, т.е. плотность выше плотности воды. Если поместить тонкий слой гелированной воды между двумя скрещенными поляризаторами, то пропускание лазерного излучения такой системы будет зависеть от угла поворота жидкого слоя в плоскости, перпендикулярной оптической оси; получено, что коэффициент пропускания имеет период 90. В экспериментах по Рамановской микроскопии и Фурье ИК-спектрометрии показано, что спектральная плотность линии валентных колебаний воды в исследуемой жидкости существенно ниже, чем в воде, свободной от растворенного гелия. В экспериментах по измерению температурной зависимости коэффициента поверхностного натяжения получено, что этот коэффициент у гелированной воды выше, чем у исходной воды, и убывает с ростом температуры. Из температурной зависимости коэффициента поверхностного натяжения гелированной воды следует, что критическая температура такой воды выше критической температуры обычной воды. Развита теоретическая модель, описывающая возникновение пространственно-периодических структур в гелированной воде.
2.Чунаев Дмитрий Сергеевич
Анизотропное двухфотонное поглощение и фотолюминесценция наведенных лазерным излучением центров окраски в кристаллах KTiOPO4
(работа представлена коллективом авторов из ИОФ РАН)
Чунаев Д.С., Кравцов С.Б., Шукшин В.Е., Зверев П.Г.
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва
Potassium titanyl phosphate (KTiOPO4, KTP) is a widely used nonlinear optical crystal, but its application in high-power laser systems is hindered by photochromic damage (gray-tracking) caused by two-photon absorption (TPA) and subsequent color center formation. We present a comprehensive experimental study of the anisotropy of TPA and photoluminescence properties of optical centers in flux-grown KTP crystals. Under single-photon excitation at 337 nm, we observe dual-band luminescence centered at 536 nm (2.31 eV) and 790 nm (1.57 eV) with biexponential decay kinetics characterized by lifetimes of 1.25 and 4.8 µs, indicating the presence of at least two distinct radiative recombination channels. For picosecond excitation at 523 nm, the TPA coefficient β is found to be strongly polarization-dependent, ranging from 0.35 to 0.60 cm/GW, with the maximum value for E∥Z polarization correlating with the smallest bandgap energy for this orientation. The induced color centers exhibit highly anisotropic absorption cross-sections σ of (0.25–2.1)×10⁻¹⁸ cm², which we attribute to polaronic states localized along Ti–O–Ti chains. The decay time of induced color centers was measured to be equal to 45 µs and exhibited the reversible nature of color center formation. These results provide quantitative parameters essential for optimizing KTP-based frequency converters and offer valuable insights for modelling optical losses in high-average-power applications.