Лаборатория нанооптики и плазмоники

Лаборатория нанооптики и плазмоники (ранее — лаборатория нанооптики и фемтосекудной электроники) организована в МФТИ в 2008 году по инициативе профессоров А. Д. Гладуна и В. Г. Леймана. В течение этого периода в разное время сотрудниками лаборатории проводились исследования в области наноэлетромеханики, терагерцовой электроники, плазмоники и вычислительной нанооптики. Лаборатория имеет успешный опыт совместной научной работы с коллегами из Японии, США, Франции, Великобритании, Италии и Дании.

В настоящее время задачи, решаемые в лаборатории можно разделить на три взаимосвязанных класса. Во-первых, это исследования процессов генерации, распространения и детектирования фотонов и поверхностных плазмон-поляритонов в наноразмерных твердотельных волноведущих структурах и резонаторах, ориентированные на разработку сверхкомпактных энергоэффективных электро-оптических и цельно-оптических компонентов для устройств обработки информации. Во-вторых, это разработка графеновых нанобиосенсоров, основанных на явлении поверхностного плазмонного резонанса (ППР). И, в-третьих, это разработка высокоэффективных численных методов для расчета резонансных процессов излучения, распространения и рассеяния электромагнитных волн оптического диапазона в сложных композитных структурах, в том числе, в упомянутых устройствах, основанных на явлении ППР.

- Активная плазмоника: спазеры, нанолазеры и плазмонные усилители.

- Плазмонные компоненты для оптических межсоединений на кристалле (волноводы, интегрированные фотодетекторы, модуляторы, источники излучения).

- Однофотонные/одноэлектронные процессы в полупроводниках.

- Ближнепольная оптическая микроскопия плазмонных наноструктур.

- Высокоэффективные численные методы для дизайна оптических структур.

- Компактные оптоэлектронные газовые, химические и биологические сенсоры на новых принципах и материалах.

Наиболее значимые публикации:

- Yu.V. Stebunov, D.I. Yakubovsky, D.Yu. Fedyanin, A.V. Arsenin, V.S. Volkov, Superior sensitivity of copper-based plasmonic biosensors // Langmuir 34 (15), 4681-4687 (2018).

- I.A. Khramtsov, A.A. Vyshnevyy, D.Yu. Fedyanin, Enhancing the brightness of electrically driven single-photon sources using color centers in silicon carbide // npj Quantum Information 4, 15 (2018).

- D.I. Yakubovsky, A.V. Arsenin, Y.V. Stebunov, D.Yu. Fedyanin, V.S. Volkov, Optical constants and structural properties of thin gold films // Optics Express 25(21), 25574-25587 (2017).

- I.A. Khramtsov, M. Agio, D.Yu. Fedyanin, Dynamics of single-photon emission from electrically pumped color centers // Physical Review Applied 8, 024031 (2017).

- A.A. Shcherbakov, A.V. Tishchenko, Generalized source method in curvilinear coordinates for 2D grating diffraction simulation // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 187, 76-96 (2017).

- A.A. Ushkov, A.A. Shcherbakov, Concurrency of anisotropy and spatial dispersion in low refractive index dielectric composites // Optics Express 25, 1, 243-249 (2017).

- A.A. Vyshnevyy, D.Yu. Fedyanin, Spontaneous emission and fundamental limitations on the signal-to-noise ratio in deep-subwavelength plasmonic waveguide structures with gain // Physical Review Applied 6, 064024 (2016).

- D.Yu. Fedyanin, M. Agio, Ultrabright single-photon source on diamond with electrical pumping at room and high temperatures // New Journal of Physics 18, 073012 (2016).

- A.A. Vyshnevyy, D.Yu. Fedyanin, Self-heating and cooling of active plasmonic waveguides // ACS Photonics 3, 51–57 (2016).

- D.Yu. Fedyanin, D.I. Yakubovsky, R.V. Kirtaev, V.S. Volkov, Ultralow-loss CMOS copper plasmonic waveguides // Nano Letters 16, 362-366 (2016).

- Y.V. Stebunov, O.A. Aftenieva, A.V. Arsenin, V.S. Volkov, Highly sensitive and selective sensor chips with graphene-oxide linking layer // ACS Applied Materials & Interfaces 7, 21727-21734 (2015).

- D.A. Svintsov, A.V. Arsenin, D.Yu. Fedyanin, Full loss compensation in hybrid plasmonic waveguides under electrical pumping // Optics Express 23, 19358-19375 (2015).

- D. Fedyanin, Y. Stebunov, All-nanophotonic NEMS biosensor on a chip // Scientific Reports 5, 10968 (2015).

‑ A.A. Shcherbakov, A.V. Tishchenko, Efficient curvilinear coordinate method for grating diffraction simulation // Optics Express 21, 25236-25247 (2013).

‑ D.Yu. Fedyanin, A.V. Krasavin, A.V. Arsenin, A.V. Zayats, Surface plasmon polariton amplification upon electrical injection in highly integrated plasmonic circuits // Nano Letters 12, 2459–2463 (2012).

‑ A.A. Shcherbakov, A.V. Tishchenko, New fast and memory-sparing method for rigorous electromagnetic analysis of 2D periodic dielectric structures // Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 113 (2), 158-171 (2012).

‑ D.Yu. Fedyanin, A.V. Arsenin, Surface plasmon polariton amplification in metal-semiconductor structures // Optics Express 19, 12524-12531 (2011).

Патенты:

A.V. Arsenin, Yu.V. Stebunov, Biological sensor and a method of the production of biological sensor, RU Patent No. 2527699 (Feb 2013); US Patent Application No. 20150301039 A1 (Oct 2015)); Canada Patent Application No. 2935101 (Jun 2016).

I.V. Lesnichiy, Y.V. Stebunov, Spectrometer based on surface plasmon resonance, RU Patent No. 2500993 (May 2012).

Наши данные на Refractiveindex.INFO:

Refractive index of Au (Gold) - Yakubovsky - 25 nm

Refractive index of Au (Gold) - Yakubovsky - 53 nm

Refractive index of Au (Gold) - Yakubovsky - 117 nm

Пресс-релизы по результатам исследований и публикации в прессе:

Почему наши ученые открывают материалы будущего за границей (Комсомольская правда, 27.12.2017)

Зачем России графен (Ведомости, 29.11.2017)

Битва за графен: мировое состязание за лидерство в технологиях будущего (Forbes, 01.09.2017)

Битва за графен-2: коммерческое применение (Forbes, 11.09.2017)

Битва за графен-3: есть ли у России шанс на лидерство (Forbes, 19.09.2017)

Нанофотонный переворот. Молодая наука может кардинально изменить нашу жизнь (Forbes, 23.01.2017)

Квантовый алмаз может стать сердцем квантовой связи и компьютеров будущего (Vesti.ru, 03.08.2016)

Copper Components Successful in Nanophotonics (Sandra Henderson, Novus Light Technologies Today, 4 April 2016)

Nanoscale Thermal Interfaces Eliminate Overheating in Future Photonic Circuits (Dexter Johnson, IEEE Spectrum, 21 January 2016)

Графен и плазмонный резонанс для будущего медицины (Наука и жизнь, 11, 2015, М. Абаев)

Ученые МФТИ создали биосенсор на основе оксида графена, который ускорит поиски лекарств от ВИЧ и рака (17.09.2015).

A Step Toward Practical Plasmonic Chips? (Stewart Wills, Optics & Photonics News, 07 August 2015).

Ученые МФТИ открыли дорогу к созданию быстрых «плазмонных» чипов (27.07.2015).

Физики МФТИ разработали сверхчувствительный наномеханический биосенсор (05.06.2015).

Руководитель: Валентин Сергеевич Волков.

Сайт лаборатории

Мы в социальных сетях:

Facebook

Twitter

Instagram