12
Календарь конференций
  • 28 сентября

    IV ежегодные чтения памяти Дмитрия Николаевича Воскресенского

  • 5 – 6 октября

    Научно-практическая конференция VII Губеровские чтения: «Юго-Восточная Азия: историческое прошлое и современная реальность»

  • 11 – 12 октября

    Научно-практическая конференция студентов, магистрантов и аспирантов II Молодежные Губеровские чтения «Юго-Восточная Азия: история и современность»

  • 26 – 27 октября

    VI Международная научно-практическая конференция «Инновационная экономика и менеджмент: методы и технологии»

  • 9 – 12 ноября

    4-я международная школа по квантовым технологиям

  • 16 – 19 ноября

    200 лет Греческой революции (1821 – 2021): история, литература, культура

  • 22 – 23 ноября

    X Овсянниковская международная эстетическая конференция

  • 24 – 27 ноября

    VI Международная научная конференция «Конвергентные когнитивно-информационные технологии»

  • 10 декабря

    Международная конференция по общему языкознанию «Наследие трудов Ю.В. Рождественского в XXI веке» — к 95-летию со дня рождения Юрия Владимировича Рождественского (1926-1999)

Все конференции
Конкурсы на замещение должностей научных и педагогических работников
ЗАПИСАТЬСЯ НА ВАКЦИНАЦИЮ
Единая поисковая система по зарубежным базам данных
Проект «Вернадский»
Филиал МГУ в г. Сарове

Программы дополни-
тельного образования
Олимпиады школьников и универсиады в МГУ
25/05/21

В МГУ разработали революционную компьютерную технологию для оптимизации 3D резонаторов плазмонного нанолазера

Учёные факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ разработали универсальную компьютерную технологию, позволяющую исследовать влияния квантовых эффектов на оптические характеристики наноразмерных структур, расположенных в активной среде на поверхности прозрачной подложки. Эта технология успешно использовалась при оптимизации характеристик 3D резонаторов плазмонного нанолазера – SPASER (Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation). В будущем исследование приблизит создание нового класса миниатюрных устройств, а также гибкой электроники. Работа опубликована в высокорейтинговом международном журнале Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.

Создание наноразмерных источников монохроматического излучения может осуществить революцию в большинстве современных технологий. Идея состоит в том, чтобы использовать плазмонные поля вместо фотонных, используемых в обычных оптических лазерах. Наноплазмонные устройства позволяют получать сверхвысокую концентрацию электромагнитного поля в областях, размеры которых на порядки превышают рэлеевский предел оптического оборудования. Совершенствование схем плазмонного нанолазера (ПН) является одной из фундаментальных задач квантовой наноплазмоники. Вместе с тем непрерывная миниатюризация плазмонных элементов приводит к тому, что классической системы уравнений Максвелла оказывается недостаточным для описания функционирования схем наноплазмонных устройств, так как возникают квантовые эффекты которые, которые существенно меняют оптические характеристики устройства.

В основе реализованной компьютерной технологии лежит метод дискретных источников (МДИ), разработанный в МГУ ведущим научным сотрудником факультета вычислительной математики и кибернетики Юрием Ереминым. В последние 25 лет МДИ широко применяется для моделирования в оптике. В частности, в задачах метрологии кремниевых подложек, используемых при создании чипов процессоров, а также применительно к калибровке микроскопа полного внутреннего отражения (Total Internal Reflection Microscope). В самые последние годы МДИ был обобщен на случай присутствия квантового эффекта нелокальности в наноплазмонных устройствах. Его отличие от других методов заключается в способности вычислять плазмонные поля вблизи структур с гарантированной точностью.

«В данной работе проведена оптимизация структуры 3D резонатора плазмонного лазера, представляющего собой слоистую наночастицу с плазмонным металлом, расположенную в активной среде на поверхности прозрачной призмы. Установлено, что коэффициент усиления (КУ) интенсивности поля вблизи резонатора растет с уменьшением толщины золотого покрытия и увеличении наклона распространения внешнего возбуждения по отношению нормали к поверхности призмы. Показано, что возбуждение подобного резонатора неизлучающей волной, распространяющейся из-под поверхности призмы, обеспечивает существенный рост КУ поля. В результате моделирования удалось добиться увеличения КУ резонатора плазмонного лазера (ПН) в 400 раз по сравнению со схемой, использованной М.А. Ногиновым с соавторами в эксперименте (Noginov M.A. et al. Nature. 2009. V. 460. P. 1110). При этом выяснилось, что учет эффекта нелокальности в плазмонном металле резонатора приводит к существенному снижению величины КУ резонатора, которое может достигать величины 60%», – рассказал Юрий Еремин.

Следует отметить, что развитый подход легко обобщается на широкий круг плазмонных элементов таких, как биметаллические частицы, полупроводниковые с плазмонным покрытием и магнитоплазмонные наноструктуры.

Работа выполнена в рамках международного договора о сотрудничестве между факультетом ВМК МГУ и факультетом механики Университета Бремена (Германия).