Разработка фронтирных рентгеновских и оптических методов исследования вещества и новейших материалов для приложений в фотонике, медицине и сенсорике

Развитие фотоники, методов многомасштабного моделирования и высокопроизводительных методов вычислительной квантовой химии позволило описывать, разрабатывать и создавать новые материалы, структурированные на наноуровне, обладающие уникальными физико-химическими свойствами, которые исследуются, в том числе, с помощью методов синхротронной спектроскопии и в настоящее время используются во многих важных для общества областях, таких как здравоохранение (сенсорика, биовизуализация), преобразование и накопление энергии (например, светоизлучающие устройства и солнечные батареи), телекоммуникации (оптически элементы для передачи, фильтрации и преобразования сигналов и т.д.). В этом проекте мы сконцентрируемся на нескольких актуальных направлениях, указанных ниже. 1) Исследование рассеяния света диэлектрическими резонансными метоповерхностями для разработки прототипа высокочувствительного сенсора. Синтез фановского отклика для сингулярных оптических пучков с целью оптимизации оптического поля рабочего сигнала разрабатываемого сенсора. 2) Исследование недавно нами теоретически предсказанных плазмонов с переносом заряда (ППЗ) и поиск материалов для термоэлектрических преобразователей, включая ППЗ. 3) Исследование и инженерия собственных мод периодических структур из резонансных плазмонных наночастиц в виде волноводов для высокоэффективной передачи энергии между соседними элементами. 4) Поиск и исследование низкоразмерных галоидов металлов, включая металлорганические соединения, с целью повышения их квантового выхода, термостабильности, а также управления длиной волны люминесценции. 5) Разработка принципиально новых теоретических методов рентгеновской спектроскопии, включая спектроскопию электрон-ионных совпадений, позволяющих наиболее полно описывать динамику сверхбыстрых процессов, возникающих при линейном и нелинейном взаимодействии рентгеновского излучения с молекулярными системами. Основное внимание будет уделено разработке новейших экспериментально-теоретических схем накачки-зондирования с вовлечением рентгеновских, оптических, ИК и ВУФ импульсов накачки, исследованию сверхбыстрых динамических процессов в молекулярных системах, включая перераспределение энергии в процессе фотодиссоциации и спиновую динамику. 6) Разработка и развитие аккуратного и экономичного подхода для проведения квантово-химических вычислений электронных переходов молекул из основных в валентно- и остовно-возбужденные состояния при расчете рентгеновских спектров поглощения и резонансного неупругого рассеяния.