Оптические, радиооптические и магнитно-резонансные методы в исследованиях спиновых твердотельных, атомарных, молекулярных и клеточных структур; квантовые сенсоры

Целью исследований является изучение эффектов взаимодействия света с атомами в газах и конденсированных средах, а также экстремальных нелинейнооптические явлений и разработка на их основе физических принципов квантовой магнитометрии и лазерных методов исследования молекул и клеток. Использование полученных экспериментальных результатов для разработки приборов и устройств в рамках приоритетных тем СНТР. Будут исследованы спин-зависимые взаимодействия атомов и молекул, процессы накачки и релаксации оптически ориентируемых атомов, с целью изучения как самого процесса оптической ориентации атомов, так и с целью его применения в квантовой электронике в том числе возможность создания суб-фемтотесловых компактных датчиков магнитного поля, использующих когерентные нелинейные эффекты лазерной накачки и детектирования магнитного резонанса, в целях использования в магнитоэнцелографических и магнитокардиографических системах. Будут иследованы новые схемы магниточувствительных дискриминаторов на основе ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонансов с оптической накачкой. Особое внимание будет уделено разработке сверхвысокочувствительных устройств для применения в задачах медицины и биологии, в первую очередь - в задачах исследования и диагностики мозга человека (магнитоэнцефалографии). Будут исследованы спектры люминесценции примесных центров в микрокристаллах, разработаны методика и техника наблюдения сигнала оптически детектируемого магнитного резонанса для твердотельных микроразмерных квантовых магнитометров с лазерной оптической накачкой при многочастотном и низкочастотном возбуждении, предложены схемы построения таких устройств. Будут исследованы векторные корреляции при фотолизе двух- и многоатомных атмосферных молекул для выяснения динамики фотопроцессов, происходящих в атмосфере Земли и планет, а также в космических объектах. Будут разработаны новые лазерноориентированные методы, в том числе методы цифровой голографической микроскопии, для исследования молекул, важных для биологии и медицины. Эти методы будут применены для получения качественно новой научной информации о жизнедеятельности живых клеток и о происходящих в них биохимических реакциях, в частности окислительно-восстановительных, а также о механизмах фотодинамического воздействия. Эта информация в последующем может быть применениа для целей биологии и в медицинской практике. Будут проведены теоретические и экспериментальные исследования элементарных процессов с переносом поляризации в атомно-атомных и атомно-молекулярных системах с целью получения поляризованных сред для создания устройств, работающих на принципах оптической ориентации атомов. Будут продолжены исследования различных типов диссипативных солитонов и свойства, методы получения и возможные приложения предельно коротких импульсов излучения. Будет исследовано существенное влияние квантовой подвижности атомов и молекул в твёрдой фазе на спектры магнитного резонанса примесных радикалов с целью выявления особенностей трансформации спектров и разработки методов определения характеристик этой подвижности. Будет продолжено исследование влияния микрогравитации на процессы квантовой интерференции в полупроводниковых наноструктурах в условияхэффективного подавления электрон-электронного взаимодействия. Целью исследований является обнаружение взаимосвязанности гравитационной постоянной, сверхтонкой постоянной и эталона сопротивления (константа фон Клитцинга, h/e2). Будут исследованы макроскопические квантовые явления при высоких температурах вплоть до комнатной с целью практической реализации источников и приемников терагерцевого излучения. Будут продолжены исследования векторных корреляций при фотолизе двух- и многоатомных атмосферных молекул для выяснения динамики фотопроцессов, происходящих в атмосфере Земли и планет, а также в космических объектах. Будет осуществлена экспериментальная реализация логического элемента и квантового регистра, выполненного в конструкции спинового интерференционного кремниевого транзистора и транзистора на основе карбида кремния в рамках сандвич-структур с управляющими латеральными затворами для экспериментальной демонстрации операций квантового компьютера при высоких температурах.