1. Физическая, квантовая и нелинейная оптика, спектроскопия атомно-молекулярных систем и гибридных материалов, нано- и микроструктур, газовых, плазменных и конденсированных сред

Цель работы состоит в проведении передовых исследований в области фундаментальной и прикладной фотоники, квантовой и нелинейной оптики, квантовой информатики, оптики и спектроскопии микро- и наноструктур, физики сложных атомно-молекулярных систем, фото- и электролюминесценции новых структур и материалов, рентгеновской оптики, лазерной спектроскопии высокого разрешения, диагностики низкотемпературной и высокотемпературной плазмы оптическими методами, а также в области разработки новых принципов функционирования ряда эффективных устройств и спектральных приборов для их применения при решении прикладных задач современной фотоники, оптоэлектроники и лазерной физики. К конкретным целям и задачам проекта относятся, в частности, исследования широкого комплекса оптических явлений, возникающих в процессах вынужденного комбинационного рассеяния света на упорядоченных и неупорядоченных системах диэлектрических, плазмонных и композитных частиц и на конденсированных средах. Эти исследования направлены на решение разнообразных фундаментальных и прикладных задач по разработке новых спектроскопических методов в гигагерцовом и терагерцовом диапазонах, имеющих чрезвычайно широкие области потенциальных применений в современной фотонике и радиофотонике. Они включают в себя как исследование новых структур и материалов с уникальными управляемыми спектральными и нелинейно-оптическими свойствами, так и разработку новых физических принципов, которые могут быть использованы при создании оптических датчиков, сцинтилляционных детекторов излучений, новых источников излучения и современной спектральной аппаратуры двойного назначения. Наряду с этим, работа по проекту включает в себя разработку новых оптических экспериментальных методов анализа свойств гелей для проведения прикладных исследований по повышению эффективности медицинских изделий, в том числе для нужд регенеративной медицины. Целью проекта является также изучение процесса переноса энергии возбуждения к центрам свечения, а также механизмов запасания и освобождения энергии в диэлектриках, в том числе широкозонных, для применения в персональной дозиметрии и позитронно-эмиссионной томографии. В цели проекта входят работы по синтезу и исследованию люминесцентных свойств материалов на основе координационных соединений p, d- и f- элементов с органическими и неорганическими лигандами, а также полностью органических малых молекул с выраженной диссиметрией распределения электронной плотности для создания эффективных и дешевых электролюминесцентных устройств, люминесцентных композитных материалов для преобразования излучения и люминесцентных сенсоров, чувствительных к физическим воздействиям и изменению состава окружающей среды. Запланировано развитие фундаментальных и прикладных исследований «неклассического» света: генерация одиночных фотонов, передача квантового света по волноводу. Еще одной целью проекта является изучение свойств и природы явления формирования коротоковолнового излучения при разряде на поверхности диэлектриков с высокой магнитной проницаемостью. Это исследование фундаментального и прикладного характера направлено на создание широко востребованного в настоящее время нового класса источников излучения рентгеновского и экстремального ультрафиолетового спектральных диапазонов. К целям проекта относится разработки спектральных приборов, работающих в диапазоне излучения от мягкого рентгеновского до видимого, нацеленные на создание инструментария для проведения передовых фундаментальных и прикладных исследований в области современной оптики и спектроскопии. Наряду с разработкой новых рентгенооптических элементов и спектральных приборов высокого разрешения для диагностики лабораторных и астрофизических источников излучения в ВУФ области спектра, здесь запланировано также создание программного комплекса для решения прямых и обратных задач интерференционной литографии и многослойной рентгеновской оптики. Помимо экспериментальных исследований в работе по проекту запланированы обширные теоретические работы. Основная цель этих исследований в области квантовой оптики состоит в разработке новых методов генерации и детектирования квантовых состояний света на основе одиночных фотонов. Развитие таких методов тесно связано с их применением в квантовой коммуникации, в частности, с разработкой новых помехоустойчивых схем передачи информации и реализации информационно-безопасных протоколов квантового распределения ключа. Запланированы также теоретические исследования спектральных и электронных свойств триплексных молекул моногалоидов тяжелых инертных газов, которые нацелены на создание и оптимизацию работы широкополосных усилителей мощных лазерных импульсов сине-зеленого спектрального диапазона. Предлагаемые теоретические исследования в области физики тяжёлых ионов направлены на разработку новых методов и создание компьютерных программ, способных обеспечить получение надёжных атомных данных, необходимых для создания и функционирования современных мощных ускорителей тяжёлых ионов типа NICA или DERICA в ОИЯИ (Дубна). Проведение соответствующих расчетов требуется также для создания новых ионных ловушек, для выполнения и обоснования экспериментов по лазерному охлаждению пучков релятивистских многозарядных ионов и по исследованию экзотических ядер тяжёлых и сверхтяжёлых ионов, имеющих необычную структуру ядерных оболочек с новыми магическими числами.