Квантово-электродинамические эффекты в фотонных кристаллах и управление энергией ионизации атомов и частотами фотонов, излучаемых квантовыми точками

Объектом исследования является электромагнитная масса свободного и атомарного электрона в одномерном фотонном кристалле на основе материалов с большим показателем преломления. Целью диссертационной работы является развитие методов управления энергией ионизации, следовательно, управления физико-химическими свойствами атомов, помещенных в полости одномерных фотонных кристаллов на основе сред с высоким показателем преломления, а также управления частотами фотонов, излучаемых квантовыми точками. Методы исследования: в работе используются классические и современные квантово-электродинамические методы, которые являются наиболее точными в современной физике. Результаты и выводы, новизна и область применения: 1) Рассчитаны дисперсионные соотношения, распределения компонент электромагнитного поля и плотности фотонных состояний для ТЕ- и ТМ-поляризации в одномерном фотонном кристалле с помощью численного решения квантово-полевых уравнений Максвелла методом плоских волн и методом матриц распространения. 2) Впервые исследовано влияние модификации взаимодействия электрона с собственным полем излучения в анизотропной среде одномерного фотонного кристалла на основе материалов с высоким показателем преломления на величину поправки к энергии ионизации атома водорода и щелочных металлов, а также на частоты фотонов, излучаемых квантовыми точками. 3) Рассчитан эффективный показатель преломления материалов, состоящих из ансамбля золотых наночастиц, покрытого пленкой из диоксида гафния, при различных периодах наноструктур с помощью модели эффективной среды с независимым контролем диэлектрической и магнитной проницаемости. 4) Использование материалов с высоким показателем преломления в фотонных кристаллах позволяет выходить за рамки, налагаемые периодическим законом таблицы химических элементов Менделеева на физико-химические процессы, и открывает новые горизонты в синтезе новых химических соединений, которые могут быть использованы в фармацевтике и в различных медицинских приложениях. 5) Эффект изменения массы электрона позволяет управлять энергетическими уровнями квантовых точек, помещенных в фотонный кристалл. Изменяя показатель преломления с помощью эффекта Керра, можно управлять частотами фотонов, излучаемых квантовыми точками. Это может быть важно для создания однофотонных источников с управляемой частотой генерируемых фотонов.