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

Приглашенный ученый Кившар Юрий Семенович Австралия, Украина
Номер договора
11.G34.31.0020
Период реализации проекта
2010-2014

По данным на 30.01.2020

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
Научные результаты:

  • 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).
Фотоальбомы
Понедельник , 02.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Функциональные квантовые материалы

Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Физика

Москва

Клингелер Рюдигер

Германия

2021-2023

Лаборатория спиновой физики двумерных материалов

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Физика

Москва

Яковлев Дмитрий Робертович

Россия

2021-2023

Лаборатория магноники и радиофотоники им. Б.А. Калиникоса

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И.Ульянова (Ленина)

Физика

Санкт-Петербург

Костылев Михаил Павлович

Австралия, Россия

2021-2023