«Высокочувствительная оптическая спектроскопия конденсированных сред и наноматериалов со сверхвысоким спектральным, временным и пространственным разрешением»

В рамках темы проводятся исследования в области оптической спектроскопии новых функциональных материалов различной морфологии и химического состава: пленки, нанообъекты, наноструктурированные и композиционные материалы. В эксперименте используются различные методы и подходы: фурье-спектроскопия, спектроскопия ИК-диапазона, люминесцентная спектроскопия, флуоресцентная микроскопия сверхвысокого пространственного разрешения (в т.ч. трехмерные методики), комбинационное рассеяние света (КРС), нарушенное полное внутреннее отражение света (НПВО). Исследования проводятся в широком диапазоне температур от криогенных до комнатной, с высоким временным разрешением (корреляционные и кинетические измерения, счет фотонов). Для описания результатов измерений, а также при постановке новых экспериментов, используются различные методы численного моделирования, стандартные и оригинальные методики, разрабатываются новые теории и модели. В отчетном периоде решались следующие задачи: 1. Комплексное изучение новых материалов, тонких пленок и наноструктур методами колебательной спектроскопии, в т.ч. исследованы: Проницаемость аргона через уплотненные одностенные углеродные нанотрубчатые мембраны; ИК спектры отражения полупроводников n-GaSb с различными концентрациями свободных носителей заряда в дальнем диапазоне и плазмон-фононное взаимодействие; Фазовые переходы и взаимодействие магнитной и зарядовой степеней свободы в редкоземельных аналогах минерала францисита; Фононы и особенности, обусловленные ионной проводимостью, в спектрах отражения кристалла BiF3; Влияние Таммовских состояний на механические свойства наноалмазов 2-5 нм; Кластерная структура ультратвердого фуллерита; Дифракционные и энергодисперсионные свойства тонких упруго изогнутых алмазных пластин методом Лауэ. 2. Исследование диэлектрических кристаллов, нанокристаллов и стекол, содержащих ионы переходных металлов методами спектроскопии высокого разрешения, в т.ч. исследованы: Люминесценция центров Mn различной валентности в кристаллах YAl3(BO3); Системы R2O3 – Cr2O3 – B2O3 (R = Sm, Gd – Lu) и бораты RCr3(BO3)4 (R = Sm, Gd, Dy, Ho); Оптический линейный дихроизм в ab плоскости ферробората NdFe3(BO3)4; Дирекционный дихроизм в магнетоэлектрическом антиферромагнетике CuB2O4; Мультиферроик ErCrO3; Кристаллы KY3F10-Pr3+; Фононы и особенности, обусловленные ионной проводимостью, в спектрах отражения кристалла BiF3; Фононы, фазовые переходы и край зоны фундаментального поглощения в спектрах кристаллов гибридного перовскита CH3NH3PbBr3 (MAPbBr3); SiV0 центры в алмазе: эффект изотопного замещения в углероде и кремнии. 3. Исследование материалов методами селективной лазерной спектроскопии и оптической микроскопии сверхвысокого пространственного разрешения, в т.ч. исследованы: Особенности процесса фотодеградации одиночных нанокристаллов перовскитов CsPbBr3; Свойства и природа замедленной люминесценции субмикронных кристаллов перовскитов MAPI3; Спектрально-люминесцентные свойства одиночных центров окраски в HPHT микрокристаллах алмаза. 4. Биосенсорика на поверхности фотонных кристаллов, в т.ч. исследованы: Белковые взаимодействия без меток на основе визуализации поверхностных мод в фотонных кристаллах с двумерным пространственным разрешением; Покрытия на основе дендримеров на поверхности фотонных кристаллов для сверхчувствительного обнаружения малых молекул; Поверхностные моды фотонных кристаллов для захвата и перемещения ультрахолодных атомов в квантовых сенсорах. По результатам исследований опубликовано 29 печатных работ, индексируемых в базах данных РИНЦ/WoS/Scopus, подготовлена к защите 1 кандидатская диссертация.