Оптические способы передачи информации и звуковые волны в 3D: за что дают грант Президента
Дата публикации: 27.02.2015
Грант выдается на реализацию проектов молодых ученых и считается весьма почетной наградой. Заявка на его получение, помимо описания своего проекта, требует наличия портфолио, где отражены достижения соискателя. Грант Президента имеет две градации: для молодых кандидатов и докторов наук. Всего в этом году грантополучателями стали 460 ученых по всей России.
Как отмечают молодые ученые из Университета ИТМО, расходы на новое оборудование суммы грантов не покрывают, зато есть возможность оплачивать дополнительные командировки на международные конференции. В этом году на поддержку своих научных проектов претендовали 2495 молодых кандидатов и 308 докторов. Теперь в течение двух лет грантополучатели будут работать над своими проектами совместно с магистрантами или аспирантами, которые, по условиям получения гранта, должны стать соисполнителями. Среди победителей конкурса от Университета ИТМО – три молодых кандидата и один доктор наук.
Заведующий лабораторией «Метаматериалы» Павел Белов.
Тема: «Диэлектрические наноструктуры с магнитным откликом для компонентов нанофотоники».
«В большинстве устройств, способных обрабатывать, записывать, хранить и передавать информацию, используются электронные компоненты. Но мы понимаем, что через пять-десять лет электроника устареет для новых технологий: уже сейчас практически невозможно увеличить скорость работы компьютерного процессора. Будущее за оптическими компонентами в устройствах.
Показательно, что появление оптоволоконных кабелей в разы увеличило скорость интернета. Цель моего проекта – попытка понять, как можно применить фотонику там, где сейчас используются электронные компоненты. В этом мне помогут особые оптические наночастицы с магнитными свойствами, которые мы научились искусственно создавать в лаборатории, преодолев законы природы. Я надеюсь, что с их помощью получится понять, возможен ли отказ от электронных компонентов. У нас нет цели разработать новое устройство с оптическими материалами, однако наши исследования через несколько лет могут побудить других ученых заняться этим» – поясняет Павел.
Инженер-исследователь лаборатории «Фотофизика поверхности» Никита Торопов.
Тема: «Развитие методов модификации оптических свойств тонких пленок органических красителей и квантовых точек плазмонными наноструктурами».
«Еще будучи аспирантом Университета ИТМО, я начал заниматься фундаментальными исследованиями процессов, проходящих в присутствии металлических наночастиц. Известно, что при определенной геометрии они могут существенно увеличить КПД солнечных батарей и улучшить характеристики светоизлучающих диодов.
В своем проекте для гранта я пытаюсь объединить все знания о металлических наночастицах, что получил за последние годы, и перевести их в русло прикладных исследований. Развиваемые в его рамках методы создания и исследования наноструктур, которые включают металлические частицы, органические молекулы и полупроводниковые наночастицы, могут стать основой технологий производства оптических устройств с их использованием. Например, я выяснил, что если к органическим молекулам добавить металлические наночастицы, то при определенных условиях произойдет усиление люминесценции. Этот эффект можно реализовать в материале, который будет использоваться в различных дисплеях. Он будет светить гораздо сильнее при меньшем энергопотреблении. Надеюсь, через два года мне удастся получить такой материал». – делится Никита.
Научный сотрудник Международной лаборатории «Математические методы исследования сложных физических систем» Ирина Блинова.
Тема: «Математические модели пониженной размерности для наносистем».
«Мы живем в трехмерном мире, однако решать физические задачи в 3D-пространстве нелегко. – говорит Ирина. – Для этих целей удобнее перейти к пространству пониженной размерности (2D), сохраняя при этом интересующие нас физические свойства. Науке известны случаи, когда этого не происходит. Например, в 3D-пространстве у волн (скажем, звуковых) есть задний фронт, а в двухмерном – нет. Что это значит? Допустим, кто-то произнес слово. До человека сначала доходит передний фронт звуковой волны – он слышит это слово, а когда проходит задний фронт, он больше ничего не слышит: звуковое поле равно нулю.
В двухмерном пространстве заднего фронта волны не существует, и звук слышался бы всегда. Конечно, он становился бы все тише и тише, но не сводился к полному нулю. В большинстве случаев при переходе к меньшим размерностям, то есть от 3D к 2D, физические свойства все-таки сохраняются, а математическая модель в двухмерном пространстве значительно упрощается и оказывается более эффективной. Разумеется, если она правильно построена. Таким корректным математическим построениям моделей физических явлений и посвящен мой проект».
Научный сотрудник лаборатории «Метаматериалы» Иван Иорш.
Тема: «Взаимодействие квантово размерных структур с электромагнитным полем в гиперболических метаматериалах».
«Одной из главных целей науки об оптических метаматериалов, исследованиями которых мы занимаемся в нашей лаборатории, является создание оптического чипа – аналога электронного, в котором обрабатываемая информация передавалась бы не электронами, а фотонами, светом. – рассказывает Иван. – Это позволило бы на порядок снизить энергопотребление и тепловыделение электронных приборов, а также значительно повысить работу вычислительных систем.
В своей работе с оптическими математериалами, которые имеют целый ряд преимуществ при обработке оптической информации, мы продвинулись достаточно далеко. Выяснилось, что почти все материалы, состоящие из металла, поглощают много света, энергия которого уходит в нагрев. Но пока никто количественно не оценил, можно ли реализовать оптические логические элементы в метаматериалах или нет. Мой проект направлен как раз на такой анализ.
В результате мы сможем предложить дизайн оптических логических элементов на основе метаматериалов. Или как минимум понять, что на данный момент потери в метаматериалах слишком велики, чтобы на их основе создавать оптическую логику. В таком случае направления исследований сместятся в область поисков новых технологических решений для реализации метаматериалов».
Пресс-служба Университета ИТМО