Лаборатория спектроскопии наноструктур

Исследование низкоразмерных электронных систем в наноструктурах, квантовых точках, квантовых проводах, кластерах является сейчас одной из самых горячих областей физики. Связано это, с одной стороны, с перспективностью этих систем как элементной базы нового поколения приборов микроэлектроники. С другой стороны, эта область оказалась удивительно богатой для фундаментальной науки. Широко известны, например, замечательные открытия квантованного целочисленного и дробного эффекта Холла, для объяснения которых оказалось недостаточно стандартных методов теории многих частиц, а потребовалось введение довольно глубоких топологических понятий и т.п. В двумерных системах в магнитных полях наряду с иерархией несжимаемых квантовых жидкостей, связанных с квазичастицами с нецелым электрическим зарядом, были недавно открыты фазы, которые, видимо, связаны с квантовой кристаллизацией электронов. Именно в этой области работает лаборатория Ю.Е.Лозовика.

В лабораторию входят две научные группы (теория и компьютерное моделирование наноструктур - рук. Ю.Е.Лозовик и экспериментальная группа - старший научный сотрудник С.П.Меркулова). Сотрудники лаборатории занимаются теорией, компьютерным моделированием и экспериментальными исследованиями наноструктур - основами будущей наноэлектроники и нанооптики. В лаборатории занимаются и рядом фундаментальных вопросов теории: сверхтекучестью экситонов, композитными фермионами, квантовыми кластерами и кристаллами, квантовой механикой частиц с дробной статистикой, квантово-электродинамическими процессами в оптических микрополостях и т.п.

Работа ведется также по ряду направлений нанооптики, нанотехнологии, спектроскопии наноструктур, физики сверхбыстрых процессов, инициированных сверхкороткими лазерными импульсами, физики кластеров и новых кластерных материалов, наномеханики и мезоскопической физики.

Принципом работы лаборатории является сочетание аналитических расчетов, использующих возможности современного теоретического аппарата, и математического моделирования методами молекулярной динамики, Монте-Карло, квантового Монте-Карло, квантовой молекулярной динамики. Моделирование используется для изучения, исходя из первых принципов, сложных систем, не поддающихся аналитическому расчету из-за отсутствия малых параметров задачи. Такие компьютерные эксперименты, свободные, в отличие от физических экспериментов, от влияния искажающих результаты непринципиальных деталей, используются для проверки теоретических моделей и поиска оптимальных параметров для проводимых в группе С.П.Меркуловой физических экспериментов по нанооптике и нанотехнологии. Сотрудниками лаборатории выполнено более 400 научных работ (в том числе ряд обзоров и коллективных монографий), защищено в общей сложности около 30 кандидатских диссертаций (рук. Ю.Е.Лозовик).

Основные научные направления

• Нанооптика и нанолитография;
• Квантовая электродинамика микрополости. Фемтосекундная спектроскопия микрополости;
• Оптика сверхбыстрых процессов в твердых телах;
• Оптика и электронные свойства наноструктур;
• Мезоскопические кластеры. Квантовые точки, “молекулы” и “кристаллы” из квантовых точек;
• Сверхтекучесть, сверхпроводимость и магнетизм мезоскопических частиц и массивов из мезоскопических частиц;
• Наномеханика. Нанотрубки. Новые кластерные материалы;
• Спектроскопия твердого тела;
• Атомы и молекулы;
• Компьютерное моделирование;
• Общие проблемы.