Осенью 2022 года в рамках конкурсного отбора по программе «Приоритет-2030» в ЛФИ МФТИ открылась лаборатория оптики ультрахолодных атомных систем и функциональных материалов, созданная совместно с Физическим институтом им. П. Н. Лебедева РАН. Лаборатория функционирует в тесном взаимодействии с кафедрой квантовой радиофизики МФТИ (базовая кафедра ФИАН).

Лаборатория ориентирована на решение комплекса задач современной фотоники и оптических квантовых технологий. Основными объектами исследований являются ультрахолодные атомные ансамбли и 2D функциональные материалы, перспективные для квантовых вычислителей и сенсорики. Исследуются также нелинейно-оптические эффекты в субмикронных системах и наноструктурах различного состава, формы и размеров.

Наряду с узкоспециализированными задачами экспериментальная база лаборатории позволит развивать новые междисциплинарные направления, связанные как с квантовыми симуляциями 2D материалов, так и с исследованием сложных квантовых систем, возникающих в результате взаимодействия холодных атомов с атомарно тонкими пленками.

В МФТИ создана лазерная установка для получения ультрахолодных облаков атомов рубидия.

Магнито-оптическая ловушка позволяет замедлять атомы ⁸⁷Rb до температур порядка 300 мкК методом лазерного охлаждения.

В ростовой среде сера-олово-углерод реализован синтез дисульфида олова при высоких давлениях и высоких температурах. Показано, что синтезированные кристаллы относятся к 2H политипу, характеризуются высоким структурным совершенством и позволяют получать атомарно-тонкие пленки. В синтезированных кристаллах и полученных из них тонких пленках обнаружена новая люминесцентная система, с интенсивным бесфононным переходом в районе 885 нм (1.4 эВ). На основе расчетов из первых принципов данная система отождествлена с ян-теллеровским центром, который формируется примесью углерода на подрешетке олова.

Спектр низкотемпературной (5 К) микрофотолюминесценции тонкой пленки дисульфида олова SnS2, синтезированного при высоких давлении и температуре. Обнаружена яркая ближняя ИК люминесценция.

Изображение поверхности монослоя EuS2, поученное на атомно-силовом микроскопе. Наши наработки в исследованиях оптических свойств дихалькогеднидов редкоземельных и постпереходных металлов, реализующих слоистую структуру, позволяют получать сверхтонкие пленки (вплоть до монослоев) при помощи механического расщепления. Монослой EuS2 получен из объемного кристалла, синтезированного методом высоких температур и высоких давлений. Было установлено что по измерениям угловой зависимости интенсивности поляризованного комбинационного рассеяния света возможно определить кристаллографическую ориентацию тонких пленок.

Увеличение на порядок интенсивности эмиссионных линий атомов кремния, содержащихся в синтетической опаловой матрице, при нанесении на ее поверхность субмикронных серебряных частиц в методе Лазерно-Искровой Эмиссионной Спектрометрии.

Усиление локального поля в зазоре между частицами серебра при их сближении для различных длин волн возбуждения.

1. Skrabatun, A. V., Umanskaya, S. F., Shevchenko, M. A., Matrokhin, A. A., Maresev, A. N., & Tcherniega, N. V. (2023). Synthetic Opals in Laser-Induced Breakdown Spectroscopy Problems. Physics of Wave Phenomena, 31(1), 51−58.

2. Matrokhin, A. A., Shevchenko, M. A., Umanskaya, S. F., Tareeva, M. V., Kudryavtseva, A.  D., & Tcherniega, N. V. (2022, September). Second-Harmonic Generation in Aggregates of Lithium Niobate Particles Formed upon Suspension Freezing. In Photonics (Vol. 9, No. 10, p. 705). MDPI

3. Shevchenko, M. A., Zemskov, K. I., Karpov, M. A., Kudryavtseva, A. D., Maresev, A. N., Tcherniega, N. V., & Umanskaya, S. F. (2022). Raman random lasing—Extremely high conversion efficiency and temperature dependence. Optics Communications, 508, 127 795.

4. А. Д. Легошин, К. А. Лискова, К. С. Кудеяров, Г. А. Вишнякова, Е. С. Мирончук, Н. О. Жаднов, Д. С. Крючков, К. Ю. Хабарова, Н. Н. Колачевский, Система активного наведения для передачи ультрастабильных сигналов оптической частоты по воздушному каналу, ЖЭТФ, том 164/137 номер 8(2) (2023), принята к печати

5. V. S. Krivobok, E. A. Ekimov, M. V. Kondrin, S. N. Nikolaev, M. A. Chernopitssky, A. A. Deeva, D. A. Litvinov, I. I. Minaev. Tin disulfide with bright near-IR luminescence centers obtained at high pressures. Physical Review Materials, 6(9), 94 605 (2022)

6. Ekimov E., Nikolaev S., Ivanova A., Sidorov V., Shiryaev A., Usmanov I., Vasiliev A., Artemov V., Kondrin M., Chernopitssky M., Krivobok V. Structural, optical and transport properties of layered europium disulfide synthesized under high pressure. CrystEngComm, 25, 2966−2978 (2023)

7. В. С. Кривобок, Д. Ф. Аминев, Е. Е. Онищенко, В. В. Ушаков, С. И. Ченцов, Д. И. Зазымкина. Тонкая структура перехода 3T1 (3H) → 5E (5D) иона Fe2+ в селениде цинка. Письма в ЖЭТФ, том 117, выпуск 5, стр. 350−355 (2023)

8. А. А. Пручкина, В. С. Кривобок, М. А. Чернопицский, С. Н. Николаев, С. И. Ченцов, Н. С. Татаринова, Л. А. Баринов. Наблюдение отдельных (квантовых) излучателей, сформированных различными типами дислокационных ядер в пленках теллурида кадмия. Краткие сообщения по физике ФИАН, номер 2, стр. 29−40 (2023)