Математические модели квантовой наноплазмоники

Наноплазмонные схемы позволяют получать сверхвысокое усиление поля и его концентрацию в объемах на порядки превышающими разрешающую способность оптического оборудования. Практическое использование подобных эффектов создает много новых возможностей для расширения границ фундаментальной науки и прикладных квантовых технологий. Развитие технологий синтеза систем наноплазмоники приводит к миниатюризации устройств. В случае же когда размеры составляющих элементов становятся менее 10 нм для описания поведения полей требуется полное квантово-механическое описание. Однако, существующие теории оказываются эффективными применительно к элементам размером всего в несколько нанометров. Данное ограничение было преодолено в рамках разработанной теории обобщенного нелокального оптического отклика (ОНО), на основе которой была сформулирована квазиклассическая система уравнений Максвелла, включающая в себя продольные поля. В настоящее время ОНО является наиболее востребованной для описания квантовых эффектов в наноплазмонике. Основная идея проекта состоит в построении новых универсальных математических моделей и компьютерного обеспечения, позволяющих проводить анализ и синтез наноразмерных плазмонных структур с учетом квантового эффекта нелокального экранирования. Они будут учитывать все особенности рассматриваемых физических проблем различного назначения. Значимость достижений квантовой наноплазмоники трудно переоценить, они не только позволяют в разы уменьшить размеры устройств, но и на порядок сократить потребление электроэнергии.