Магистратура
2023/2024




Основы нанофотоники
Лучший по критерию «Полезность курса для Вашей будущей карьеры»
Лучший по критерию «Полезность курса для расширения кругозора и разностороннего развития»
Статус:
Курс обязательный (Физика)
Направление:
03.04.02. Физика
Где читается:
Факультет физики
Когда читается:
1-й курс, 1-4 модуль
Формат изучения:
без онлайн-курса
Охват аудитории:
для своего кампуса
Преподаватели:
Мелентьев Павел Николаевич
Прогр. обучения:
Физика
Язык:
русский
Кредиты:
12
Контактные часы:
80
Программа дисциплины
Аннотация
Курс “Основы нанофотоники” посвящен изложению основ современной физики и оптики наноразмерных систем. Курс носит междисциплинарный характер и начинается с краткого изложения основных положений классической электродинамики и основ квантовой теории. Лекции включают знакомство с такими фундаментальными для нанооптики и нанофотоники понятиями и явлениями, как ближнее оптическое поле и эванесцентные волны, размерное квантование, эффект Парселла, поверхностный и локализованный плазмонный резонанс и др. Даются знания об оптических свойствах и возможных применениях таких важных для нанофизики и нанотехнологий объектов, как точечные квантовые излучатели и нанозонды (одиночные флуоресцентные молекулы, полупроводниковые квантовые точки, металлические наночастицы, NV-центры в алмазе и др.), нанокристаллы (в том числе апконвертирующие нанофосфоры), фотонные кристаллы, микрорезонаторы и многие др. Подробно излагаются принципы методов современной оптической микроскопии сверхвысокого пространственного разрешения, рассматриваются основы спектроскопии одиночных молекул при низких и высоких температурах и её применения. Подробно рассматриваются экспериментальные методы, широко используемые для диагностики нанообъектов: электронный, ионный, туннельный, атомно-силовой и другие микроскопы. Одними из направлений, которые изучаются более подробно, являются наноплазмоника и нанофотоника, включая изучение оптических явлений линейной и нелинейной оптики с участием лазерного излучения. Курс ориентирован в основном на подготовку физиков исследователей в области нанофотоники и смежных областей, а также преподавателей высшей школы.
Цель освоения дисциплины
- - формирование понимания физических закономерностей явлений, возникающих в процессах взаимодействия оптического излучения с веществом на нанометровой шкале;
- - формирование понимания основных явлений квантовой механики и квантовой оптики и их связь с оптикой наноразмерных систем;
- - формирование понимания основных приёмов изучения физических явлений и процессов в различных нанообъектах и наносистемах, включая объекты и системы биологической природы, с применением оптических и спектральных методов.
Планируемые результаты обучения
- знает разницу оптической микроскопии в ближнем и дальнем поле
- знает свойства фотонных кристаллов и оптических микрорезонаторов
- умеет оценить степень локализации плазмонных возбуждений
- Знать основные принципы теории взаимодействия электромагнитного излучения с веществом на наноуровне. Владеть современными методами расчетов эффектов взаимодействия электромагнитного излучения с веществом на наноуровне. Усвоить основные методы и подходы применяемые для решения задач современной нанооптики и нанофотоники, в том числе для целей практики.
Содержание учебной дисциплины
- Введение в нанофотонику.
- Основные понятия классической электродинамики, включая электродинамику сплошных сред.
- Оптическая микроскопия в ближнем и дальнем поле
- Плазмоны в металлах. Плазмонный резонанс. Поверхностные плазмоны. Локализованные плазмонные возбуждения.
- Фотонные кристаллы и оптические микрорезонаторы
Промежуточная аттестация
- 2023/2024 учебный год 2 модуль0.5 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен 2 модуль
- 2023/2024 учебный год 4 модуль0.5 * Контрольная работа + 0.5 * Экзамен 4 модуль
Список литературы
Рекомендуемая основная литература
- Klimov, V. I. (2004). Semiconductor and Metal Nanocrystals : Synthesis and Electronic and Optical Properties. New York: CRC Press. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=111944
- Наноплазмоника, Климов, В. В., 2009
- Основы нанооптики, Новотный, Л., 2009
Рекомендуемая дополнительная литература
- Makarov, D. E. (2015). Single Molecule Science : Physical Principles and Models. Boca Raton, FL: CRC Press. Retrieved from http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edsebk&AN=996978