8
Календарь конференций
  • 13 декабря – 13 февраля

    XXIX Московская открытая олимпиада школьников по геологии 2021-2022 года

  • 15 декабря – 5 апреля

    Универсиада «Ломоносов» по направлению подготовки «Химия, физика и механика материалов» Факультета наук о материалах МГУ

  • 20 декабря – 20 марта

    Международный архитектурный конкурс The Ideal Village

  • 4 – 5 февраля

    Всероссийская научная конференция «Философия перед лицом новых цивилизационных вызовов», приуроченная к 80-летнему юбилею воссоздания философского факультета в структуре Московского университета.

  • 4 февраля

    VII Зимняя научная школа-конференция по механике композитов имени Б. Е. Победри

  • 15 октября – 9 февраля

    Международный конкурс на лучшую научную работу «Аrs Sacra Audit»

  • 13 декабря – 13 февраля

    XXIX Московская открытая олимпиада школьников по геологии 2021-2022 года

  • 21 – 22 февраля

    XVI Международная научная конференция «Сорокинские чтения» Искусственный интеллект и общественное развитие: новые возможности и преграды

  • 2 апреля

    Ежегодный Фестиваль школьных средств массовой информации на факультете журналистики МГУ

  • 15 декабря – 5 апреля

    Универсиада «Ломоносов» по направлению подготовки «Химия, физика и механика материалов» Факультета наук о материалах МГУ

  • 26 – 27 мая

    «Уголовное право в системе межотраслевых связей: проблемы теории и правоприменения»

Все конференции
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).