Перспективные материалы и технологии фотоники

Перспективные материалы и технологии фотоники

Подробнее
Физика и технология наноструктур

Физика и технология наноструктур

Подробнее
Биофотоника

Биофотоника

Подробнее
Квантовые технологии в коммуникациях

Квантовые технологии в коммуникациях

Подробнее

    Направления исследований Направления

    Международный научно-образовательный центр Физики наноструктур

    Центр занимается передовыми исследованиями по широкому спектру проблем современной оптики, нанофотоники, физики конденсированного состояния и воздействия света на наноразмерные объекты, такие как квантовые точки, углеродные наноструктуры, плазмонные наночастицы. Основные рабочие направления и группы Международного научно-образовательного центра Физики наноструктур Хиральные нанокристаллы  Хиральность – это одно из самых захватывающих явлений в мире природы. Хиральные соединения играют чрезвычайно важную роль в области химии, фармакологии, биологии и медицины. Новый класс хиральных нанокристаллов сейчас только формируется, но уже привлекает значительное внимание исследователей, потому что хиральность нанокристаллов может иметь огромное влияние на нанотоксикологию и нано-био-технологии. Хиральные нанокристаллы будут обладать значительно лучшей по сравнению со своими ахиральными аналогами биосовместимостью. Будет возможно встраивать их в биосистемы, играя по молекулярным "правилам". Мы уже знаем, как разделить энантиомеры нанокристаллов, мы показали, что хиральность присуща полупроводниковым нанокристаллам изначально, и теперь мы работаем над дальнейшими исследованиями различных аспектов взаимодействия хиральных нанокристаллов и биосистем. Рабочая группа: Анатолий Федоров, Александр Баранов, Юрий Гунько, Владимир Маслов   Инфракрасные квантовые точки Одной из ключевых проблем современного материаловедения является создание новых функциональных материалов с улучшенными оптоэлектронными и эксплуатационными свойствами, которые могут быть целенаправленно изменены в зависимости от области их применения. Такой возможностью обладают наноструктурированные многокомпонентные материалы сочетающие в себе уникальные свойства нанообъектов разной природы, таких как ультратонкие двумерные наноматериалы (например, графен), металлические наночастицы и полупроводниковые нанокристаллы. Полупроводниковые нанокристаллы с электронными переходами в ближней инфракрасной области спектра являются перспективным материалом для многих приложений, таких как, солнечная энергетика, телекоммуникационные системы и биомедицина.  В рамках наших научных проектов мы ведем исследования оптических откликов квантовых точек и нанопластин халькогенидов свинца и кадмия с оптическими переходами в диапазоне 0.8–2.0 мкм, а также гибридных систем на их основе. Эти нанокристаллы обладают уникальными свойствами, среди которых необходимо отметить эффективную мультиэкситонную генерацию, малую ширину запрещенной зоны, аномальную размерную зависимость времен затухания фотолюминесценции. Одним из направлений исследований является изучение процесса самоорганизации таких нанокристаллов и гибридных систем в упорядоченные двумерные и трехмерные ансамбли, так называемые сверхрешетки и суперкристаллы, с управляемой морфологией. Такие системы могут стать новой платформой для создания высокопроизводительных солнечных элементов и фотодетекторов. Рабочая группа: Александр Баранов, Петр Парфенов, Елена Ушакова, Александр Литвин, Юлия Громова   Теоретические исследования нанокристаллов Лаборатория "Оптика квантовых наноструктур" и теоретики из других лабораторий ведут исследования по спектроскопии анизотропных и хиральных наноструктур, изучению колебательного резонанса в квантовых точках, а также свойств дву- и трехмерных суперкристаллов из квантовых точек. Рабочая группа: Анатолий Федоров, Евгений Перлин, Михаил Леонов   Металлические наночастицы с плазмонными резонансами для оптоэлектроники и биомедицины  В лаборатории «Фотофизика поверхности» исследуются композитные материалы, в состав которых входят наночастицы благородных металлов. Привлекательная особенность наночастиц благородных металлов состоит в том, что в колебаниях под действием внешнего электромагнитного излучения участвуют все входящие в них электроны проводимости. В результате коллективный отклик на внешнее воздействие оказывается большим, чем у других резонансных систем, а вблизи наночастицы создается область, в которой плотность энергии электромагнитного поля выше, чем в падающей волне. Помещая различные резонансные системы с полезным, но относительно слабым откликом в ближнее поле плазмонных наночастиц, можно добиться существенного увеличения поглощения, а вслед за ним и интенсивности люминесценции и ускорения протекания других процессов. Особый интерес представляют создаваемые нами композиты, включающие эпитаксиальные полупроводниковые квантовые точки в монокристаллическом арсениде галлия, которые могут быть использованы в оптоэлектронных приборах. Исследуются также композиты с органическими красителями, в том числе, образующими J-агрегаты. Исследуется возможность использования металлических наночастиц для изучения кинетики процессов в живых клетках.  Рабочая группа: Тигран Вартанян, Никита Леонов, Никита Торопов, Игорь Гладских, Антон Старовойтов   Гибридные наноструктуры на основе полупроводниковых квантовых нанокристаллов Основным трендом нанотехнологии сегодня является создание гибридных наноструктур, в которых уникальным образом сочетаются свойства отдельных компонентов. Гибридные наноструктуры на основе полупроводниковых квантовых нанокристаллов сегодня имеют огромный потенциал применения – от источников света, фотовольтаических элементов, фотокаталитических и сенсорных систем до применения их в качестве люминесцентных меток, доставщиков лекарственных препаратов и нового поколения фотосенсибилизаторов для тераностики онкологических заболеваний. Наша группа занимается экспериментальным исследованием процессов релаксации электронного возбуждения в гибридных наноструктурах на основе полупроводниковых квантовых нанокристаллов с участием органических молекул, графена и наночастиц диоксида титана с целью создания новых систем для сенсорных приложений и тераностики онкологических заболеваний. В биомедицинских приложениях хиральные свойства гибридных наноструктур на основе хиральных полупроводниковых квантовых нанокристаллов и молекул могут играть ключевую роль в их функциональности. Поэтому в круг наших интересов также входит изучение влияния хиральности наноструктур на их оптические и функциональные свойства в биологических средах. Рабочая группа: Анна Орлова, Владимир Маслов, Юлия Громова, Анастасия Вишератина, Кирилл Аннас, Екатерина Колесова, Иван Резник, Анастасия Баженова   Структура и оптические свойства углеродных наноматериалов: наноалмазы, нанографиты, нанотрубки и графены В настоящее время класс наноуглеродных материалов включает в себя множество разнообразных структур различной размерности таких как нанографиты и наноалмазы, нанотрубки и графены. Эти материалы обладают уникальными комбинациями электрических, механических, термических, оптических и других свойств и могут быть использованы в широком спектре современных приборов для наноэлектроники и нанофотоники в качестве конверторов энергии, устройств хранения энергии, сенсоров на различные вещества, а также для создания разнообразных композитных материалов. Получение оптимальных функциональных характеристик наноуглеродных материалов, в частности люминесцентных свойств, напрямую связано с их внутренней структурой, которая может значительно меняться в зависимости от условий синтеза и дополнительной обработки. Таким образом, одним из главных преимуществ наноуглероных материалов является возможность настраивать и получать желаемые оптические свойства за счёт внесения изменений во внутреннюю структуру. Однако, в настоящее время до сих пор нет полного понимания механизмов роста наноуглеродных структур, а также зависимости их оптических характеристик от структуры. В рамках наших проектов, в сотрудничестве с лабораториями по производству люминесцирующих наноалмазов, нанографитов и графенов в США, Франции и Японии, нами проводятся исследования влияния структуры и процессов диссипации энергии в наноуглеродных материалов на их оптические свойства с использованием самой современной экспериментальной техники люминесцентной спектроскопии и микро-рамановского анализа. Рабочая группа: Александр Баранов, Кирилл Богданов,  Михаил Баранов, Марианна Жуковская, Анна Волокитина

    Международный научный центр «Оптической и квантовой информатики, биофотоники»

    Руководитель: С.А. Козлов, д.ф.-м.н., ведущий профессор, Заслуженный деятель науки РФ, Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия Международный научный центр «Оптической и квантовой информатики, биофотоники» создан в рамках проекта по созданию и развитию Стратегической Академической Единицы (САЕ) «ИТМО-Фотоника» в январе 2016 года. Целью САЕ является создание опережающего научно-технологического задела и подготовка высококвалифицированных кадров в прорывной области – «Фотоника информационно-коммуникационных систем» (PICS). Формирование системы САЕ является логическим продолжением целенаправленной политики по глубокой трансформации Университета ИТМО с целью повышения его международной конкурентоспособности. Основной зарубежный партнер - Университет Рочестера (США). Партнёрами также являются Технологический университет Тампере (Финляндия) и Университет Бордо (Франция). В состав Международного научного центра «Оптической и квантовой информатики, биофотоники» входят: Международная лаборатория «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий» Руководитель – А.Н. Цыпкин, к.ф.-м.н., доцент Международная лаборатория «Фемтомедицины» (входит в состав Международной лаборатории «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий») Руководитель – О.А. Смолянская, к.ф.-м.н., доцент Международная лаборатория «Квантовой информатики» Руководитель – А.В. Глейм, к.т.н., доцент Международная лаборатория «Цифровой и изобразительной голографии» Руководитель – Н.В. Петров, к.ф.-м.н., доцент Международная лаборатория «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий» Направления исследований Нелинейная фемтосекундная оптика. Основное направления деятельности - численное и экспериментальное исследование распространения высокоинтенсивных фемтосекундных импульсов в оптических средах. Практическое применение экспериментальных данных в системах передачи информации и других приложениях. Генерация терагерцового излучения в новых материалах при филоментации в воздухе и в жидкости. Основное направления деятельности - экспериментальное исследование генерации терагерцового излучения в различных средах. Практическое применение экспериментальных данных в системах высокоинтенсивного терагерцового излучения. Экспериментальные исследования фотонно-кристаллических волокон. Основное направления деятельности - генерация спектрального суперконтинуума в фотонно-кристаллических волоконах и исследования дисперсии таких волокон. Применение ТГц излучения для неразрушающего контроля и диагностики. Основное направления деятельности - разработка новых методик анализа пищевой промышленности с использованием ТГц излучения. Разработка методик визуализации скрытых объектов. Разработка методик ТГц диагностики в реставрационной деятельности. Нелинейная ТГц оптика. Основное направления деятельности - исследование закономерностей фазовой самомодуляции и сверхуширения спектров однопериодных параксиальных оптических волн в однородных изотропных диэлектрических средах с безынерционной кубической нелинейностью. Экспериментальные исследования фотонного эха в наноразмерных пленках. Основное направления деятельности - экспериментальные исследования по двухфотонному возбуждению фемтосекундного сигнала первичного фотонного эха в полупроводниковой пленке оксида цинка наноразмерной толщины (100, 600 и 800 нм) на квантовом переходе, соответствующем 400 нм.   Сотрудничество Terahertz Research Group, The Institute of Optics, University of Rochester, Rochester, USA, Key Lab of THz Optoelectronics, Capital Normal University Beijing, China, Opto-Electronics Systems Laboratory, University of Exeter, Exeter, UK, Institute of Electronic Structure and Laser (IESL), Foundation for Research and Technology – Hellas (FORTH), Greece, Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, People’s Republic of China, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology. Международная лаборатория «Фемтомедицины» (входит в состав Международной лаборатории «Фемтосекундной оптики и фемтотехнологий») Направления исследований Оптическая томография, визуализация и спектроскопия биологических тканей. Мониторинг в видимом и терагерцовом диапазонах  дегидратации тканей под влиянием гиперосмотических агентов. Разработка терагерцовых терапевтических технологий. Взаимодействие фемтосекундных лазерных пучков с биологическими тканями. Применение коллоидных наночастиц в качестве контрастных веществ для клинической диагностики в биологических тканях. Разработка мультимодальных фотонных медицинских систем. Сотрудничество ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова», Санкт-Петербург, Россия. Саратовский национальный исследовательский государственный университет, Саратов, Россия. Институт цитологии РАН, Санкт-Петербург, Россия. МНЦ «Биотехнологии третьего тысячелетия», Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия. НОЦ «Фотоника и ИК-техника» МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия Лаборатория IMS Университета Бордо, Бордо, Франция. Международная лаборатория «Квантовой информатики» Направления исследований Квантовые коммуникации. Квантовая криптография. Квантовые чипы. Квантовые вычисления. Квантовая метрология. Квантовые сети. Наногидродинамика. Основное направления деятельности - разработка технологии построения программно-конфигурируемых квантово-криптографических сетей. Основные результаты деятельности 2014 год Запущена первая в России квантовая сеть в городской зоне, г. Санкт-Петербург, Университет ИТМО. 2016 год Впервые в мире создан экспериментальный макет узла защищённой квантовой сети с динамическим управлением, Разработаны методы, алгоритмы и программное обеспечение, обеспечивающие динамическую коммутацию каналов в квантовой сети. Запущен пилотный участок первой в России городской многоузловой квантовой сети г. Казань 2017 год Впервые в мире создан экспериментальный макет узла защищённой квантовой сети с динамическим управлением, Разработаны методы, алгоритмы и программное обеспечение, обеспечивающие динамическую коммутацию каналов в квантовой сети. Сотрудничество Heriot-Watt University, Edinburgh, United Kingdom, CNRS – Télécom ParisTech, Paris, France, The Australian National University, Canberra, Australia, Белорусский государственный университет, Минск, Беларусь, КНИТУ-КАИ, Казанский квантовый центр, Казань, Россия, Институт реакторных материалов и технологий, НИЦ "Курчатовский Институт", Москва, Россия, Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan, China. Международная лаборатория «Цифровой и изобразительной голографии» Направления исследований Регистрация, распространение и восстановление волнового фронта. Неразрушающий контроль технических изделий. Неинвазивная диагностика в биомедицине. Исследование динамики волнового фронта в нелинейных средах. Анализ изображений частиц. Голографическая диагностика в терагерцовом диапазоне частот. Исследования по созданию фотоматериалов для записи изобразительных голограмм и методов их химико-фотографической обработки. Цифровая голография в видимом диапазоне, восстановление фазы. Сотрудничество Institute of Electro-Optical Science and Technology, National Taiwan Normal University, Taipei, Taiwan, National Institute of Physics, University of the Philippines, Quezon City, Philippines, ФТИ им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург, Россия, Технологический университет Тампере.

    Последние публикации Публикации

    2019 год
    • Grebenchukov A.N., Azbite S.E., Zaitsev A.D., Khodzitsky M.K.

      Faraday effect control in graphene-dielectric structure by optical pumping // Journal of Magnetism and Magnetic Materials - 2019, Vol. 472, pp. 25-28

    2018 год
    • Kozlov S.A., Drozdov A.A., Kniazev M.A., Kislin D.A., Choudhary S., Boyd R.

      Self-focusing does not occur for few-cycle pulses // Journal of Physics: Conference Series - 2018, Vol. 1092, pp. 012066

    • Vorzobova N.D., Ryabova R.V.

      Characreristics of NRC «Kurchatov Institute» materials for color holographic recording // Proceedings of the 10th International Symposium on Display Holography - 2018, Vol. 1, pp. 146-148

    • Zhukova M.O., Grachev Y.V., Tsypkin A.N., Putilin S.E., Chegnov V.P., Chegnova O.I., Bespalov V.G.

      An Investigation of the Transmission of Iron-Doped Zinc Selenide in the Terahertz-Frequency Range // Optics and spectroscopy - 2018, Vol. 124, No. 5, pp. 687–690

    • Vorzobova N.D., Sokolov P.P., Veselov V.O., Schelkanova I.J.

      Holographic formation and diffractive properties of hybrid periodic structures // Applied Optics - 2018, Vol. 57, No. 12, pp. 3323-3328

    • Katkovnik V., Shevkunov I., Petrov N.V., Egiazarian K.

      Multiwavelength Absolute Phase Retrieval from Noisy Diffractive Patterns: Wavelength Multiplexing Algorithm // Applied Sciences - 2018, Vol. 8, No. 5, pp. 719

    Информация © 2015-2018 Университет ИТМО
    Разработка © 2015 Департамент информационных технологий