МЕГАГРАНТЫ

Если раньше российские ученые хотели хоть где-то опубликоваться, то сейчас они очень «испортились»

p7517 Семь лет назад в Университете ИТМО была создана лаборатория «Метаматериалы». Все началось с мегагранта, который выиграл ведущий мировой ученый, один из самых цитируемых физиков Юрий Кившарь.
За эти годы в университете открылась кафедра, а затем и международный научно-исследовательский Центр нанофотоники и метаматариалов. Под руководством Юрия Кившаря исследователи центра стали одними из первых в мире, кто начал работать в совершенно новом направлении — диэлектрической нанофотонике, или «метаоптике», как называет его сам ученый. Пока ученый был в Петербурге, расспросили его о текущих проектах, перспективах самого неклассического направления нанофотоники и о том, почему не стоит всю жизнь заниматься одной и той же научной тематикой.

Прежде всего, позвольте поздравить Вас с получением премии Web of Science Awards-2017, которой традиционно награждают ученых и научные организации за выдающийся вклад в развитие науки. Последние годы для вас стали очень успешными, но сами вы называли одной из самых знаковых публикаций работу 2012 года, опубликованную в соавторстве с учеными Университета ИТМО. Почему?

Хочу отметить, что премия Web of Science Awards — это результат, полученный совместно с ребятами из Университета ИТМО. Я очень рад, что сейчас в Центре нанофотоники и метаматериалов Университета ИТМО работают молодые талантливые исследователи, у которых очень много собственных идей и наработок.

Что касается направления исследований, я считаю, что здесь у нас очень хорошо получилось попасть в востребованную тематику. До этого была старая классическая наука, а мы ее повернули совершенно в новом направлении.

Как именно?

Есть такая наука, которая называется нанофотоника, она изучает физические процессы, возникающие при взаимодействии фотонов с нанометровыми объектами. Всю жизнь нанофотоника крутилась вокруг металлов. Почему? Потому что в металлах показатель преломления отрицательный: если волна падает на металл, она полностью отражается. То есть металл ведет себя как зеркало. Волна проникает внутрь, но на очень маленькую глубину. И нанофотоника связана как раз с тем, что свет может локализоваться очень близко к поверхности металла и диэлектрика и распространяется в виде поверхностных плазмонов.

Но проблема в том, что металл обладает свободными электронами, он нагревается, происходят большие потери. Таким образом, формально наука эта есть, но она не очень практична. Очень много внимания уделялось плазмонике, но дальше маленьких частиц, которые внедряют в организмы и смотрят на рассеяние, она не пошла. Так произошло потому, что на больших расстояниях плазмоны быстро затухают либо диссипируются.

Какое-то время назад наша команда была среди тех, кто впервые посмотрел на диэлектрики с большим показателем преломления. Оказалось, что, если создать структуры, где будут Ми резонансы, так называемые геометрические резонансы, они тоже будут локализовать свет. И тогда возникло абсолютно новое направление. Недавно я придумал ему название «метаоптика», потому что это более общее понятие, чем метаматериалы и метаповерхности. За счет резонанса мы возбуждаем магнитные свойства в немагнитных материалах.

В Университете ИТМО стали активно заниматься этим новым направлением, а также пробовать применить его в разных областях. Например, в том числе для биологии. Буквально недавно, кстати, мы обсуждали возможность совместных работ с Екатериной Скорб.

Какие перспективы в области практических применений открывает это направление?

Это очень удобно: металла нет, значит, нет потерь. Можно делать химию, биофизику, фотонику и многое другое. Ведь, по сути, почему «мета»? Изначально, как, например, и в случае с метаматериалами, идея была в том, чтобы создать структуры, в которых был бы искусственный магнитный отклик. В природе магнетизм связан с квантовыми явлениями: есть магнитные материалы, есть немагнитные. Но как вы ни делайте, магнетизма в последних не будет, потому что внутренняя структура не позволяет спонтанно намагничивать этот материал.

Но здесь материал структурируют. Представьте, что на плоскую поверхность начинают укладывать структуры. Мы их не видим, потому что они имеют размер 200-400 нанометров. В этой структуре возбуждается резонанс. Длина волны большая, но, когда она попадает внутрь материала, она сжимается в зависимости от его плотности. И, когда волна становится соизмерима с геометрией, возникает сильный резонанс. Это явление связано с Ми резонансами. Ми резонансы приводят к магнитным и электрическим модам. Магнитные моды, сложенные вместе, дают магнитный отклик. Отсюда возникает понятие «мета» — в переводе с греческого «вне, за пределами». Таким образом мы обозначаем, что используем магнитные свойства.

Что можно делать с этими магнитными свойствами? Если есть магнитный и электрический отклик, они могут интерферировать. Как обычно рассматривалась интерференция? Две волны складываются и усиливают друг друга. Чтобы они сложились, между ними должно быть расстояние, по крайней мере, четверть длины волны. Это все основано на обычных дипольных электрических свойствах света. Но у нас теперь к электрическим добавляются магнитные свойства.

Вы замечаете изменения в своей работе, по общению с российскими коллегами?

Конечно. Если раньше российские ученые хотели хоть где-то опубликоваться, то сейчас они очень «испортились»: они хотят публиковаться только в хороших местах, чтобы их заметили, ссылались на них. И это уже совершенно другой уровень.

Статистика говорит об этих изменениях, но на самом деле все так и происходит. Абсолютно простой пример: когда я получил мегагрант в 2010 году, мы разговаривали с Павлом, и я спросил у него, что он хочет получить в итоге. Он тогда сказал мне: «Ну, если бы вот одну-две статьи в Physical Review Letters опубликовать, было бы вообще круто». Сейчас Physical Review Letters вообще не рассматривается. На повестке Nature, Science — идет выбор, куда посылать. С 2010 года был сделан колоссальный прорыв. Народ полностью поменял философию и старается работать на высоком уровне.

Подробнее http://news.ifmo.ru/ru/science/photonics/news/7517/
Back to top