КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 18-13-00363

НазваниеКомпьютерное моделирование гибридных 2D наноматериалов с целью создания элементов плазмоники и нелинейной оптики для видимого и ближнего инфракрасного диапазона

РуководительОгрен Ханс Арвид, кандидат наук (признаваемый в РФ PhD)

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное учреждение «Федеральный Сибирский научно-клинический центр Федерального медико-биологического агентства», Красноярский край

Года выполнения при поддержке РНФ2018 - 2020

КонкурсКонкурс 2018 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах, 03-604 - Многомасштабное компьютерное моделирование структуры и свойств материалов

Ключевые словамногомасштабное моделирование, квантово-химическое моделирование, наноплазмоника, нанофотоника, нелинейная оптика, графен, перовскиты

Код ГРНТИ31.15.00


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
В настоящее время, в связи с разработкой оптических компьютеров и оптических элементов наноэлектроники будущего, интенсивно развивается направление, связанное с передачей оптического сигнала вдоль нанопроводов или наноцепочек, состоящих из наночастиц, связанных между собой слабыми дисперсионными взаимодействиями. Такие колебания электромагнитного излучения (ЭМИ), реализуемые в нанопроводах/наноцепочках, состоящих из непроводящих прозрачных материалов, имеют длину волны, сравнимую с длиной волны в вакууме. Поэтому минимальное сечение размеров элементов, пропускающих ЭМИ видимого диапазона длин волн, не может быть существенно меньше длины волны (~1 мкм). С целью миниатюризации устройств необходимо, чтобы элементы наноэлектроники имели характерный и очень малый размер, измеряемый нанометрами. При этом для уменьшения длины волны и, как следствие, для уменьшения данного размера проводящих элементов, можно использовать распространение ЭМИ вдоль проводящих цепочек частиц или проводящего нанопровода. Такие колебания электромагнитного излучения называются плазмонными и позволяют каналировать его энергию вдоль поверхности нанопровода. При этом длина волны распространяющегося плазмона определяется геометрическими размерами наночастицы (нанопроволоки). Существенно большее затухание энергии электромагнитного излучения по сравнению с бездиссипативной средой приводит к затуханию оптического сигнала на характерных длинах – порядка десятков микрон. Однако этого оказывается достаточным для передачи оптического сигнала внутри разрабатываемых микрочипов. Также очень актуальной является задача создания высокочувствительных химических и биологических сенсоров различных химических веществ и биологических молекул. Она может быть решена с помощью проводящих нанопроводов или цепочек, состоящих из металлических наночастиц. При этом использование даже изолированных наночастиц ведет к возникновению локализованных плазмонных мод, которые характерны для каждой геометрии наночастиц. Поэтому их геометрические характеристики можно исследовать путем спектроскопии плазмонных частот данных наночастиц и их изменения (Surface Plasmon Resonance Spectroscopy). Адсорбирование внешних молекул химических веществ или биомолекул будет изменять спектр плазмонов и их групповую скорость распространения. Поэтому на основе детектирования изменения плазмонных частот и можно судить о наличии адсорбированных молекул. Благодаря наличию очень точных схем детектирования спектрального состава или изменения групповой скорости оптического плазмонного сигнала (например, с помощью интерферометра Маха-Цендера) можно определять очень малые концентрации химических веществ или биомолекул. Теоретическое исследование систем, состоящих из проводящих напроводов или цепочек из наночастиц на проводящем нанослое, позволит понять основные характеристики, влияющие на распространение плазмонов и их спектр. Использование первопринципных (DFT или TDDFT методы) расчетов позволит сделать это без проведения дорогостоящих экспериментов. При этом уровень точности таких вычислений будет являться достаточным для моделирования реальных систем, благодаря наличию развитых схем оценки электронной структуры и оптических свойств в этой области. Далее, необходимо найти механизмы такого регулирования (модуляции) оптического плазмонного сигнала в данных цепях. И подобным механизмом может быть, например, использование интерферометра Маха-Цендера, основанного на регулировании групповой скорости плазмона в одном из его плечей с помощью влияния на электронную концентрацию внутри нанопровода или связанных наночастиц. Данное влияние может осуществляться путем смещения электрохимического потенциала нанопровода/наночастиц при прикладывании потенциала электрода затвора к поверхности проводящего нанослоя вблизи нанопровода/наночастиц. Другим из интенсивно развивающихся направлений является нелинейно-оптическое преобразование света в 2D наноструктурах. Большие коэффициенты нелинейности 3-го порядка могут быть реализованы в гибридных планарных наноструктурах на основе нанослоев дихалькогенидов переходных металлов MS2 или перовскитов, где отдельные слои ковалентно связываются посредством органических мостиковых молекул с протяженной вдоль молекулы электронной π-системой. Применение данных структур позволит разработать гибридные материалы, обладающие большими значениями нелинейности третьего порядка в ближнем инфракрасном диапазоне (1-2 мкм) и малым временем отклика. Используя такие материалы, можно создавать устройства разного рода: оптические модуляторы и переключатели (на основе интерферометров Маха-Цендера и др.), оптические ограничители, преобразователи оптического сигнала во вторую гармонику (SHG) и др. Реализация всех этих устройств в планарном исполнении идеально подходит для применения в элементах нанофотоники и компьютеров ближайшего будущего. SHG преобразователи в планарном исполнении чрезвычайно востребованы уже в настоящее время ввиду перехода современной оптоэлектроники в направлении все более и более коротковолнового излучения (технология blue-ray дисков и др.). Трудности реализации лазеров такого излучения для современных чипов во многом связаны с неэффективной накачкой в соответствующем диапазоне. И здесь использование планарных SHG преобразователей, позволяющих удваивать частоту сигнала лазерных диодов ближнего ИК или видимого света с высокой эффективностью, позволит использовать их в качестве элементов накачки, либо самостоятельно в качестве источника света. Оптические модуляторы в планарном исполнении могут быть востребованы при создании оптических транзисторов для оптического компьютера, где вместо управления электрическими сигналами будут использованы оптические сигналы.

Ожидаемые результаты
Проект направлен на исследование и развитие элементов плазмоники и нелинейной оптики на основе использования 2D нанокомпозитных материалов. Данное исследование будет проведено посредством компьютерного моделирования на основе первопринципных расчетов, а также на основе многомасштабного моделирования с использованием классической модели дискретного взаимодействия плазмонных частиц, гибридных моделей QM/CMM и QM/JM. Разработка данных вычислительных моделей позволит проводить как в этом проекте, так и в других исследованиях моделирование систем, состоящих из нескольких тысяч атомов, то есть фактически элементов реальных устройств. Помимо этого, реализация проекта позволит предложить прототипы устройств для эффективного нелинейно-оптического преобразования света в диапазоне (1-2 мкм), а также для создания чувствительных сенсоров на основе регулирования характеристик плазмонов видимого диапазона, распространяющихся вдоль нанопроводов/цепочек наночастиц на поверхности 2D материалов.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
Лишь немногие научные открытия изменили наше восприятие природы так, как это сделало развитие нанонауки. Материалы, структурированные на наноуровне, обладают уникальными физико-химическими свойствами и обеспечивают беспрецедентные возможности, которые в настоящее время используются во многих важных для общества областях, таких как здравоохранение, экологические исследования и преобразование энергии. Плазмоника, или плазмонное усиление поля, является наиболее выдающейся особенностью нанотехнологий и в настоящее время используется во многих приложениях для работы с изображениями, зондирования и преобразования энергии, в усовершенствованных плазмонных солнечных батареях, биоимиджинге, управлении флуоресценцией для отслеживания молекул в живых клетках, управляемых за счет плазмонного резонанса молекулярных устройствах и спектроскопии усиленного поверхностью комбинационного рассеяния для обнаружения одиночных молекул. И это лишь малая доля из многих примеров. В настоящее время существует острая потребность в поиске новых научных принципов для рационального конструирования плазмонных частиц, учитывая наличие более 6000 экспериментальных рецензируемых работ в области плазмоники, публикуемых ежегодно. Точнее, важно обобщить стандартные классические модели и расширить область их применимости, и, кроме того, выйти за пределы этих моделей развивая квантово-классические модели и полностью квантовые модели для проектирования плазмонных наночастиц и их применения с высокой точностью. Все это является предметом настоящего проекта в котором мы развиваем принципиально новые “атомистические» модели для исследования материалов размером 1-20нм, которые позволяют заполнить очень важный промежуток между очень маленькими суб-нанометровыми частицами, где применяется квантовая механика, и большими кластерами, за пределами 20 нм, где применяются подходы из классической физики, наряду с запуском передовых технических приложений с использованием адаптированных плазмонных частиц для применения в областях преобразования энергии и создания новых фотонных устройств, в том числе в области телекоммуникаций. Одним из компонентов нашей «атомистической» модели, которая является сравнительно простой и вычислительно «дешевой» по сравнению с квантово-химическими расчетами, является модель взаимодействия, которая включает в себя набор атомных поляризуемостей, которые в свою очередь взаимодействуют согласно законам классической электростатики в отсутствии внешнего электрического поля. При этом атомные поляризуемости рассчитываются с помощью некоторой параметризации. Параметризация подразумевает под собой набор параметров, с помощью которых атомная поляризуемость максимально приближена к установленным контрольным значениям для выбранного набора наночастиц. Ее можно разделить на две отдельные части: параметризацию тензоров электростатического взаимодействия, и параметризацию тензоров взаимодействия зарядов и диполей. Для параметризации тензоров электростатического взаимодействия мы используем модель нормированных гауссовских зарядов с дополнительным параметром, который вводит в нормированние гауссова заряда зависимость от координационного числа. В таком виде он позволяет в явном виде учитывать зависимость oт недиагональных элементов так называемой матрицы Рэлея (Relay matrix) в химической среде. Далее, мы определяем тензор самовзаимодействия, используя координационное число и соотношение Клаузиуса-Моссотти. Если говорить коротко, наша модель дискретного взаимодействия (ex-DIM) основана на следующих принципах: а) пространственно распределенные гауссовы диполи и заряды, из которых состоит наночастица, явно зависят от их локальной химической среды; б) атомные поляризуемости и емкости, используемые для параметризации тензоров взаимодействия, явно зависят не только от локальной среды флуктуирующих зарядов и диполей, но и от морфологии составных частей наночастицы. В нашей модели каждому атому в наночастице присваивается вычисленное координационное число, которое используется для модификации тензоров взаимодействия, связанных с соответствующими атомами. Здесь, в качестве еще одного усовершенствования, для оценки координационных чисел атомов мы используем схему Гримма, первоначально предложенную для вычисления дисперсионных поправок в теории функционала плотности. В оригинальной модели дискретного взаимодействия (DIM) для описания поляризационной сферы используется Гауссовское распределение зарядов. При этом тензор взаимодействия ренормализуется, что приводит к экранировке взаимодействия на коротких расстояниях (A. Mayer, Phys. Rev. B 75, 045407 (2007)). В противоположность этому, широко используемое приближение дискретных диполей рассматривает атомы как точечные объекты и используется тензор неэкранированных взаимодействий. Несмотря на атомистический характер, исходная модель дискретного взаимодействия (DIM) имеет ограниченные возможности в описании зависимости поляризуемости поверхности металлических наночастиц и, кроме того, не может быть использована для изучения поляризуемости составных наночастиц. Недавно группа Chen et al. (X. Chen et al, Nature communications, 6:8921 (2015)) разработала координационно-зависимую модель дискретного взаимодействия (cd-DIM), в которой сделана попытка преодолеть указанные ограничения исходной модели DIM. Модель cd-DIM была применена для изучения оптических свойств, покрытых лигандами наночастиц серебра. Разрабатываемая нами модель представляет собой расширенную модель дискретного взаимодействия (ex-DIM), которая выходит за пределы cd-DIM и обеспечивает надежное описание поляризуемости составных металлических наночастиц. В течение первого периода проекта мы разработали теорию для нашего нового метода расширенного дискретного взаимодействия и сравнили его с моделью дискретного взаимодействия, зависящей от координационного числа, подчеркивая сильные и слабые стороны обеих моделей. Мы также провели полную параметризацию нашей модели и провели основные вычисления. Черновик статьи по данной работе уже подготовлен и в скором времени будет направлен в печать. В течение 2018 года мы также работали над моделью QM/CMM, расширяя нашу реализацию емкостной-поляризационной модели силовых полей для встраивания металлических поверхностей и/или наночастиц в металлическую область в сложных средах. Это делает нашу модель гибкой в отношении сред, которые радикально отличаются по своему характеру или сочетаются с такими средами и позволяет комбинировать металлические, органические или растворенные составляющие нанокластера. Мы использовали разрабатываемую модель для проведения расчетов свойств хромофоров на металлических поверхностях и наночастицах, где гетерогенная часть разделяется на металлическую часть, которой соответствует емкостно-поляризационная модель силовых полей для электростатики и поляризации, и распределенные заряды и поляризация для неметаллической части. В течение года мы также развили эту модель таким образом, чтобы включить в нее дисперсионные силы. Взаимодействие с ядром QM (квантово-механическим) регулируется в этой модели атомными емкостями, а не фиксированными зарядами, в дополнение к поляризуемости. Это позволяет использовать модель емкостной поляризуемости в рамках подхода QM/MM для изучения оптических свойств молекул на поверхности металлических наночастиц. Результаты работы будут использованы на следующем этапе развития «атомистической модели». ПРИЛОЖЕНИЯ. В 2018 в проекте была исследована комплексная система из двух золотых наночастиц, каждая из которых состояла из 309 атомов, располагающихся над поверхностью графена. Нашей целью при рассмотрении такой системы являлась возможность показать существование в них нового типа плазмонных возбуждений, появляющихся благодаря переносу заряда между металлическими наночастицами через поверхность графена. Для расчета тензора диэлектрической проницаемости мы провели расчеты тензора диэлектрической проницаемости с помощью методов теории функционала плотности (DFT). Проведенные вычисления показали, что вычислительные затраты для расчета такой системы даже с помощью метода DFT чрезвычайно велики. Поэтому была разработана гибридная модель для расчета плазмонов в таких системах. Было установлено, что существование связанных колебаний электронной плотности в паре наночастиц возможно благодаря возникновению возвращающей силы в них при переносе электронной плотности этих наночастиц вдоль поверхности графена. Для этого посредством DFT расчетов с использованием программного пакета VASP 5.4 были выполнены спин-поляризованные вычисления электронной структуры периодической системы, насчитывающей кластер графена и лежащую над ним золотую наночастицу. Установлено, что волновые функции электронов вблизи уровня Ферми частично переходят из наночастицы в углеродный кластер, что позволяет носителям без преодоления порога (работы выхода) ускоряться и двигаться в графене под действием электрического поля. Далее, полагая, что в плазмонном колебании участвуют электроны на уровне Ферми, можно определить их первоначальную кинетическую энергию, с которой они начинает ускоряться под действием электрического поля E(r) между парой противоположно заряженных наночастиц. С помощью формул электростатики и динамики, был создан алгоритм, запрограммированный на языке MatLab, позволивший рассчитывать длину волны плазмонов, возникающих при обмене зарядами золотых наночастиц через проводящую поверхность графена. Для различных размеров золотых наночастиц (147, 309 и 561 атомов) был установлен линейный характер зависимости длин волн плазмонов от расстояния между наночастицами, что обусловлено баллистическим движением электронов между ними. Данный вид зависимости зависимость косвенно подтверждается расчетами плазмонов в квазиодномерных системах, где наблюдается линейная зависимость частоты плазмона от его волнового вектора при его малых значениях. Еще одним приложением, рассмотренным в проекте в 2018 явилось исследование механизмов взаимодействия между одномерным фотонным кристаллом и 2D структурой, состоящей из плазмонных наночастиц, встроенных в его дефектный слой. При выполнении работ, с использованием модели, являющейся обобщением классических подходов к описанию аномалий Рэлея-Вуда в периодических планарных структурах из плазмонных наночастиц, на случай внедрения таких периодических структур в слоистые среды, проведены численные расчеты положения аномалий Рэлея-Вуда в таких системах. Спектральное положение этих новых аномалий хорошо согласуются с результатами моделирования методом конечных разностей во временной области. Электромагнитное взаимодействие между локализованным поверхностным плазмонным резонансом и обусловленными наличием фотонного кристалла аномалиями Рэлея-Вуда позволяет эффективно управлять дефектными модами фотонного кристалла. В модели учитываются отражения от границ раздела в слоистой среде и взаимодействие частиц 2D структуры друг с другом через эти множественные отражения. Такое взаимодействие порождает дополнительные степени свободы в пространстве разрешенных состояний для аномалий Рэлея-Вуда, что и приводит к множественному расщеплению этих аномалий. Нетривиальный характер взаимодействия между дефектными модами фотонного кристалла подразумевает существование обусловленных фотонным кристаллом аномалий Рэлея-Вуда, спектральные положения которых могут быть определены с высокой точностью. Численные расчеты с использованием метода конечных разностей во временной области показывают высокое согласие между прогнозируемыми положениями аномалий Вуд-Рэлея и областями гибридизации мод фотонного кристалла. Сильная связь между фотонным кристаллом и наночастицами приводит к расщеплению дефектных мод, которые могут быть настроены путем изменения периода планарной структуры из наночастиц, размера наночастиц и толщины дефектного слоя фотонного кристалла. Таким образом, более глубокое понимание физических механизмов взаимодействия мод в гибридной системе «плазмонные наночастицы-фотонный кристалл» открывает возможности для более эффективного управления оптическим откликом такой системы, а также для различных приложений в фотонике, в частности, при разработке различных типов сенсоров, поглотителей света, модуляторов и других современных фотонных устройств с управляемыми оптическими свойствами. Кроме того, это позволяет обойти препятствия, возникающие при использовании альтернативных подходов.

 

Публикации

1. Герасимов В.С., Ершов А.Е., Бикбаев Р.Г., Рассказов И.Л., Тимофеев И.В., Полютов С.П., Карпов С.В. Engineering mode hybridization in regular arrays of plasmonic nanoparticles embedded in 1D photonic crystal Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Volume 224, Pages 303-308 (год публикации - 2019).


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
1) Разработка модели ex-DIM. В течение 2019 года мы завершили разработку базовой версии расширенной модели дискретного взаимодействия (ex-DIM), опубликовали ее и представили ее применение в двух статьях Q1. Модель предлагает уникальное моделирование плазмонных наночастиц в диапазоне 1-20 нм, что заполняет пробел в теоретической наноплазмонике. Таким образом, мы устранили разрыв между теорией и экспериментом при проектировании плазмонных частиц в малом диапазоне размеров, где классические модели неприменимы. Чтобы продемонстрировать возможности модели ex-DIM, мы выполнили ряд расчетов для сфер, кубов и наностержней. Наши численные результаты во всех случаях согласуются с имеющимися экспериментальными данными и указывают на гибкость расширенной модели ex-DIM. Мы предполагаем, что данная модель может быть широко использована, например, при разработке небольших плазмонных наночастиц в смешанных или легированных системах с заданной геометрией, в органических гибридных системах с металлическими частицами, в которых органическая часть получает сопоставимую параметризацию и соответствующее описание, как и металлическая часть, в гетерогенных средах и во внешних полях. 2) Численное моделирование структуры двумерных материалов на основе перовскитов и дихалькогенидов переходных металлов. Мы изучили двумерные перовскиты, работающие в инфракрасной области с фотоактивными pi-органическими катионами, которые характеризуются сильной флуоресценцией. Сильное двухфотонное поглощение ИК-фотонов этих материалов позволяет преобразовывать апконвертированную энергию в фотоактивные слои перовскита, где, в ответ на действие ИК-фотонов, происходит переизлучение. Нами были проведены теоретические расчеты для одно- и двухфотонного возбуждения, внутренней конверсии, интеркомбинационного синглет-триплетного переноса и переноса заряда органического перовскита. Мы предполагаем, что рассмотренные системы имеют потенциал в качестве эффективных ИК-датчиков. Мы исследовали нанокристаллы перовскита CsPbX3 (X=Cl/Br), легированные редкоземельными ионами (RE3 +), которые являются перспективными материалами для применения в технологиях преобразования солнечной энергии. Чрезвычайно эффективная сенсибилизация люминесценции Yb3+ в нанокристаллах CsPbCl3, в которых наблюдался сверхсильный квантовый выход более 100%, была объяснена с точки зрения процесса квантового расщепления (quantum cutting). Геометрическая и электронная структура, состав и уровни легирования были детально изучены как основа для процесса квантового расщепления. Описан целый ряд оптоэлектронных свойств двумерных дихалькогенидов благородных металлов и переходных металлов. Были предсказаны величины фундаментальных оптических запрещенных зон в двумерном одно- и двухслойном PdSe2, а также объяснены экспериментально наблюдаемые электронные свойства, что позволило устранить несоответствия между экспериментом и более ранней теорией. Наши результаты дают основу для более глубокого понимания физических свойств гетероструктур на основе PdSe2. Оптические спектры PdSe2 охватывают широкую область солнечного спектра излучения, что указывает на перспективы применения для солнечных элементов и детекторов. 3) Моделирование новых плазмонных частиц. Была разработана гибридная модель, описывающая плазмоны в паре металлических наночастиц на поверхности графена, возникающие благодаря переносу заряда между наночастицами через поверхность графена. Наличие двух металлических наночастиц на небольшом расстоянии друг от друга приводит к донированию носителей в графеновую плоскость, искажает трансляционную инвариантность графена и может привести к возникновению плазменных колебаний, при которых будут происходить колебания электронной плотности в наночастицах благодаря переносу заряда между ними через проводящую поверхность графена. Разработанная гибридная модель основывается на решении нестационарного уравнения Шредингера с фактически релятивистским гамильтонианом, основанном на произведении матриц Паули и оператора импульса, действующим на спинорную волновую функцию. С помощью эволюции волновой функции находится изменение заряда наночастиц во времени и, тем самым, вычисляется частота колебаний, соответствующая возникновению плазменного колебания. Предложен и исследован новый тип плазмонов, возникающих в парах небольших металлических наночастиц, связанных узким проводящим молекулярным мостиком. В отличие от известных плазмонов с переносом заряда, мостик в предложенных плазмонных системах состоит из узкой проводящей молекулы или полимера, в котором происходит баллистический перенос электронов. Для расчета изменения потенциальной и кинетической энергии зарядов, запасаемой в наночастицах и проводящем мостике, необходимо учитывать квантовые эффекты. Для описания предложенных плазмонов с переносом заряда предложена оригинальная гибридная квантово-классическая модель, учитывающая квантовые эффекты, с основными параметрами, полученными из квантово-химического моделирования с использованием расчетов в рамках формализма функционала электронной плотности (DFT). В качестве примера рассмотрена система, включающая две наночастицы золота из 147 и 339 атомов, связанные сопряженной молекулой полиацетилена (C8H8), оканчивающейся с концов атомами серы для присоединения к наночастицам и обеспечивающих проводимость интерфейса мостик-наночастица. Показано, что частота плазмонов в этой модели лежит в ближней инфракрасной области и сильно зависит от геометрических размеров системы, от молекулярной проводимости молекулы-мостика и от проводимости интерфейса наночастица - молекула. Мы предполагаем, что предложенный новый тип плазмонов может иметь широкие практические применения в био- и нано-сенсорике. 4) Гибридные системы на основе планарных структур в виде решеток плазмонных частиц. Получены сведения о взаимодействии немонохроматического излучения с периодическими структурами (ПС), состоящими из плазмонных и диэлектрические наночастиц. Показано, что такие ПС могут обеспечить полное селективное отражение падающей плоской волны в узкой спектральной линии коллективного решеточного резонанса с добротностью 1000 или больше в различных спектральных диапазонах. Установлено, что ПС из плазмонных частиц нитрида титана (TiN) с высокой лучевой стойкостью позволяют достичь высокодобротного оптического отклика в условиях сильного нагрева наночастиц (до 900 градусов) и в условиях химически агрессивных сред, что позволит успешно использовать такие системы с учетом названных факторов, несмотря на более низкое значение коэффициента отражения по сравнению с диэлектрическими материалами. Показано, что ПС с фиксированными размерными параметрами позволяют точно настроить положение выбранной резонансной спектральной линии путем наклона ПС (решетки) относительно направления падающего излучения без существенного снижения добротности. Продемонстрированные эффекты лежат в основе подходов к разработке новых типов селективных перестраиваемых оптических высокодобротных фильтров в широком диапазоне длин волн - от видимого до среднего ИК. Критерии точности при производстве фильтров в значительной степени соответствуют современной технологии изготовления, что позволяет использовать наши модели для конструирования устройств для специальных применений. Полученные результаты показывают, что наиболее подходящий материал может быть определен с учетом его оптических характеристик, а также условий эксплуатации фильтров.

 

Публикации

1. - Ученые предложили способ повышения эффективности солнечных батарей ТАСС-Наука, - (год публикации - ).

2. А. Куклин, Х, Огрен Quasiparticle electronic structure and optical spectra of single-layer and bilayer PdSe2: Proximity and defect-induced band gap renormalization PHYSICAL REVIEW B, т. 99, стр. 245114 (год публикации - 2019).

3. А.Д. Утюшев, И.Л. Исаев, В.С. Герасимов, А.Е. Ершов, В.И. Закомирный, И.Л. Рассказов, С.П. Полютов, Х. Огрен, С.В. Карпов Engineering novel tunable optical high-Q nanoparticle array filters for a wide range of wavelengths Optics Express, - (год публикации - 2019).

4. А.С. Федоров, П.О. Краснов, М.А. Высотин, Ф.Н. Томилин, С.П. Полютов, Х. Огрен Charge-transfer plasmons with narrow conductive molecular bridges: A quantum-classical theory The Journal of Chemical Physics, - (год публикации - 2019).

5. В.И. Закомирный, Ж. Ринкевичус, Г.В. Барышников, Л.К. Соренсен, Х. Огрен Extended Discrete Interaction Model: Plasmonic Excitations of Silver Nanoparticles J. Phys. Chem. C, т. 123, №47, стр. 28867-28880 (год публикации - 2019).

6. В.И. Закомирный, С.В. Карпов, Х. Огрен, И.Л. Рассказов Collective lattice resonances in disordered and quasi-random all-dielectric metasurfaces Journal of the Optical Society of America B, Т. 36, вып. 7, стр. E21-E29 (год публикации - 2019).

7. К. Ли, С. Дуан, Х. Лиу, Г. Чен, Ю. Луо, Х. Огрен Mechanism for the Extremely Efficient Sensitization of Yb3+Luminescence in CsPbCl3 Nanocrystals J. Phys. Chem. Lett., т.10, №3, стр. 487-492 (год публикации - 2019).