Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Кившар Юрий Семенович Австралия
Номер договора
11.G34.31.0020
Период реализации проекта
2010-2014
210
Количество специалистов
626
научных публикаций
2
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Метаматериалы – это класс искусственно созданных материалов, которые отличаются от обычных тем, что обладают электромагнитными свойствами, которых не существует в природе. Сотрудники Лаборатории занимаются несколько более сложными, нелинейными метаматериалами, которые в будущем могут кардинально поменять многие технологии, в основном оптические: от создания «оптических» компьютеров до маскирующих покрытий, делающих объект невидимым.

Название проекта: Нелинейные, динамические и нелокальные метаматериалы для оптических, микроволновых и телекоммуникационных технологий

Приоритет СНТР: а


Цели и задачи

Направления исследований: Исследование наноматериалов, наноустройств и нанотехнологий

Цель проекта: Исследование метаматериалов и возможностей их применения в высокотехнологичных отраслях промышленности



Практическое значение исследования
  • Установлена возможность динамического контроля за диаграммой рассеяния металло-диэлектрических наноантенн, что является потенциалом для создания сверхбыстрых оптических переключателей со временем переключения всего 40 фемтосекунд.
  • Разработана и реализована экспериментально (в микроволновом диапазоне частот) общая концепция динамически перестраиваемых метаматериалов, основанных на пионерском подходе, заключающемся в изменении освещенности метаматериала внешним удаленным источником.
  • Выведен способ повышения чувствительности установок магнитно-резонансной томографии при помощи эндоскопов из метаматериалов. На основе открытия создано МИП «МЕТА-МРТ», где в настоящее время активно идут разработки устройств на основе метаматериалов для применения в медицине, в частности в МРТ и детской ортопедии. В результате работы по данному направлению разработаны несколько моделей эндоскопов для сокращения времени сканирования объектов в МРТ.
  • Разработаны метаповерхности для усиления сигнала в магнитно-резонансном томографе, позволяющие увеличить сигнал/шум изображений как минимум в 2 раза. На их основе создан прототип беспроводной катушки для конечностей для МРТ.
  • Доказано экспериментально существование нового класса оптических аналогов топологических изоляторов, в которых по поверхности распространяется не электрический ток, а электромагнитное излучение. Такой тип изоляторов может быть использован в оптических чипах, линиях связи и квантовых компьютерах.
  • Продемонстрирована возможность создания сверхбыстрого оптического транзистора всего лишь из одной кремниевой наночастицы. Результаты работы в дальнейшем могут быть использованы при разработке оптических компьютеров, где транзисторы должны обладать способностью сверхбыстрого переключения и повышенной компактностью.

Внедрение результатов исследования:

Разработанные концепции и теории позволяют более точно анализировать характеристики метаматериалов и возможности управления ими, что является ключевым моментом для создания практических устройств на их основе (маскирующих покрытий, суперлинз, устройств для получения и обработки информации и многое другое).

Образование и переподготовка кадров:

- Организован физико-технический факультет на базе Международного научно-исследовательского центра нанофотоники и метаматериалов. Реализуются 3 магистерские программы («Метаматериалы», «Фотоника диэлектриков и полупроводников» и «Радиочастотные системы и устройства») и 1 бакалаврская программа («Нанофотоника и квантовая оптика»). На факультете обучаются 46 аспирантов по специальностям «Оптика», «Радиофизика», «Физика конденсированного состояния».

- Организованна кафедра нанофотоники и метаматериалов в Университете ИТМО.

- Ежегодно проводится школа для молодых ученых Doctoral Summer School on Nanophotonics and Metamaterials.

Другие результаты:

Зарегистрировано 3 уникальные установки:

  1. Система ввода-вывода излучения с тремя независимыми оптическими каналами и вспомогательными оптико-механическими элементами для стыковки сканирующего зондового микроскопа с микроспектрометром (AIST-NT TrIOS).
  2. Многофункциональная зондовая установка для проведения комплексных наномасштабных исследований оптических метаматериалов AIST-NT (МЗУ AIST-NT).
  3. Безэховая камера.

Сотрудничество:

- Австралийский национальный университет (Австралия): совместные исследования в области диэлектрических и гибридных наноструктур и наноантенн для приложений биофотоники и для работы с одиночными NV-центрами, студенческие обмены, программы двойной аспирантуры

- Швейцарская высшая техническая школа Цюриха (Швейцария): совместные исследования в области диэлектрических и гибридных наноструктур для биофотоники

- Лейденский университет (Нидерланды): совместные исследования в области разработки метаустройств для магнитно-резонансной томографии

- Университет Аалто (Финляндия): совместные исследования в области разработки метаповерхностей для приложений магнитно-резонансной томографии и беспроводной передачи энергии, а также в области разработки наноструктур для солнечной энергетики, студенческие обмены, программы двойной аспирантуры

- Датский технический университет (Дания): совместные исследования в области управления светом на субволновых масштабах с помощью перестраиваемых метаповерхностей и одиночных оптических наноантенн

- Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе РАН (Россия): совместные исследования резонанса Фано в фотонике, а также разработки трехмерной субмикронной аддитивной технологии для создания элементной базы фотоники, базовая кафедра

Скрыть Показать полностью
Simovski C.R., Belov P.A., Atrashchenko A.V., Kivshar Y.S.
Wire Metamaterials: Physics and Applications Advanced Materials 24(31): 4229–4248 (2012).
Shadrivov I.V., Kapitanova P.V., Maslovski S.I., Kivshar Y.S.
Metamaterials Controlled with Light. Phys. Rev. Lett. 109: 083902(1-4) (2012).
Slobozhanyuk A.P., Lapine M., Powell D.A., Shadrivov I.V., Kivshar Y.S., McPhedran R.C., Belov P.A.
Flexible Helices for Nonlinear Metamaterials. Advanced Materials 25: 3409–3412 (2013).
Poddubny A., Iorsh I., Belov P.A, Kivshar Y.S.
Hyperbolic metamaterials. Nature Photonics 7(12): 948–957 (2013).
Krasnok A.E., Simovski C.R., Belov P.A., Kivshar Y.S.
Superdirective dielectric nanoantennas. Nanoscale 6(13): 7354–7361 (2014).
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Современная гидродинамика

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук

Физика

Черноголовка

Фалькович Григорий Евсеевич

Израиль, Россия

2019-2021

Лаборатория химической физики f-элементов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"

Физика

Москва

Квашнина Кристина Олеговна

Франция, Россия

2019-2021

Лаборатория анализа данных физики высоких энергий

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет»

Физика

Томск

Цыбышев Дмитрий Евгеньевич

Россия

2018-2020