Устройство основанное на избирательной поляризации: Политические партии и избирательные системы

Содержание

Политические партии и избирательные системы

Главная
Блог
Политические партии и избирательные системы

Существует ли прямая связь между избирательной системой страны, структурой и количеством политических партий? Различные ученые придерживаются противоположных точек зрения, рассматривая эту ситуацию с позиции курицы и яйца. Одни утверждают, что различные виды партий в определенной стране всего лишь отражают ее социально-экономическое устройство, тогда как другие придают большое значение методам голосования, доступным избирателям. Но что же это доказывает?

Из 74 государств, обозначенных как страны либеральной демократии, в 36 большинство избирательных систем основано на принципе альтернативного голосования и относительного большинства голосов или повторного голосования. В остальных 38 странах наблюдается большое разнообразие систем пропорционального представительства.

Из 36 либерально-демократических государств с разнообразными методами голосования 15 (42%) имеют действующие двухпартийные системы, 3 (8%) имеют системы с одной доминирующей партией, которая всегда занимает ведущее место на выборах, и 6 (17%) имеют системы, где нет партий как таковых, а кандидаты независимо оспаривают должности в законодательных органах.

Только 12 (33%) голосующих стран имеют многопартийные политические системы, в которых три или более партий постоянно меняются местами и оспаривают власть друг у друга.

Обратная картина наблюдается в либерально-демократических странах с пропорциональной системой представительства, 32 (84%) из них имеют многопартийную политическую систему, и только 6 (13%) имеют систему, в которой действуют всего две партии. В остальных странах доминирует только одна партия. И хотя убедительных доказательств нет, но связь между избирательными системами и политическими системами партии кажется вполне реальной.

Классический пример состязания двух партий, когда партии меньшего значения просто не принимаются в расчет, можно наблюдать в маленьких островных государствах Карибского бассейна и Океании. В этих областях 8 (53%) из 15 либерально-демократических систем, если в них есть политические партии, действуют подобным образом.

Малочисленность населения, которая в большинстве случаев колеблется между 100000-300000, и небольшое количество законодательных органов, обычно насчитывающих от 12 до 50 выборных членов, — это именно те факторы, которые многое могут объяснить. Такой вид политики и формирования партии создает эффект поляризации, которому способствует и наличие избирательных систем, действующих по принципу большинства голосов.

Наглядным примером двухпартийной системы опять же является Великобритания. Здесь важную роль в развитии поляризации сыграла простая избирательная система, в которой голосование происходит большинством голосов. А две основные партии — лейбористы и консерваторы — на протяжении более чем 60 лет оспаривают власть друг у друга, потому что избирательная система не позволяет какой-нибудь еще партии обеспечить себе достаточное количество мест в парламенте и сломать монополию. Появление в 1981 г. новых прогрессивных движений стало вызовом для системы и привело к таким изменениям, как возникновение либерально-демократической партии, что было крайне выгодно консерваторам-правоцентристам и позволило им набрать абсолютное большинство голосов в течение трех кругов всеобщих выборов в 1997 г.

И в 1997 г. когда власть перешла к новому правительству лейбористов, была введена пропорциональная система голосования на выборах в новый Шотландский парламент и Законодательное собрание Уэльса и на выборах в Европейский парламент. Реформа системы голосования, проведенная в Вестминстере, при внедрении, вероятно, могла бы способствовать политике коалиции лейбористов и либеральных демократов и сформированию естественного левоцентристского союза.

Асеев А.Н.

: 23 августа 2019

Назад
Вперёд

Абитуриентам аспирантуры | The Department of Physics and Engineering. ITMO University

Home
To the applicant
Phd

О нас

Новый физтех (физический факультет Университета ИТМО) создан на базе Международного научно-исследовательского центра нанофотоники и метаматериалов, сотрудники которого успешно занимаются наукой с 2009 года.

Коллектив начинал как небольшая лаборатория, и за 10 лет вырос в крупное научно-образовательное объединение.

На факультете реализован полный цикл обучения от поступления в бакалавриат до получения диплома кандидата наук Университета ИТМО и дальше могут продолжать научные исследования в докторантуре ИТМО.
Аспиранты проводят научные исследования по актуальным проблемам современной нанофотоники, радиофизики и теоретической физики под руководством действующих ученых мирового уровня.
Результаты исследований регулярно публикуются в высокорейтинговых научных журналах, участвуют в конференциях.
Выпускники аспирантуры являются востребованными на международном рынке труда специалистами, обладают необходимыми компетенциями для работы на престижных научных институтах в России и за рубежом.

ТРЕК СКВОЗНАЯ МАГИСТРАТУРА-АСПИРАНТУРА

Контактное лицо

Ключевые данные

Научные специальности:

01.04.01

Приборы и методы экспериментальной физики

01. 04.05

Оптика

01.04.02

Теоретическая физика

01.04.07

Физика конденсированного состояния

01.04.03

Радиофизика

05.12.07

Антенны, СВЧ устройства и РЧ технологии

Основные даты

Основные даты:

16.05.2022

Начало приема документов в аспирантуру

10.08.2022

Окончание приема документов в аспирантуру

1 шаг

Выбрать научное направление

Ниже перечислены наши научные направление и тематики проектов, по которым можно работать и защищать диссертацию. Чтобы увидеть более подробную информацию о проектах, ведущихся внутри наших научных групп, кликните на квадрат и вам будет доступна информация о научных направлениях, которые реализуются на факультете. Выбирайте внимательно, связывайтесь с научным руководителем, под чьим научным руководством вам хотелось бы провести ближайшие 4 года, и дерзайте!

RFID (Radio Frequency Identification)

RFID (Radio Frequency Identification — радиочастотная идентификация)— способ автоматической идентификации объектов, в котором посредством радиочастотного электромагнитного излучения считываются или записываются данные, хранящиеся в так называемых транспондерах, или RFID-метках. В настоящее время радиочастотная идентификация используется в платежных системах, биометрических идентификационных документах, логистике и многих других областях. Основной целью данного исследования является разработка RFID-меток нового поколения, которые по эффективности и занимаемой площади превосходят существующие аналоги. Одним из направлений является разработка RFID-меток в виде миниатюрных резонаторов на основе диэлектрических материалов с высоким показателем преломления вместо металлических резонансных антенн, размеры которых не могут быть сильно меньше длины волны излучения в силу фундаментальных ограничений. Такой подход основан на эквивалентности токов проводимости и токов смещения, что с практической точки зрения позволит использовать чрезвычайно мелкие керамические частицы в качестве RFID-меток, обеспечивая высокоэффективную беспроводную связь.

Антенны на основе периодических структур

Линзовые антенны широко применяются в радиочастотной технике различного назначения наравне с параболическими зеркальными антеннами благодаря их способности формировать узкий луч диаграммы направленности. При одинаковой площади апертуры линзовые антенны обеспечивают практически тот же уровень коэффициента усиления, что и зеркальные. Однако в ряде случаев применение линзовых антенн имеет неоспоримые преимущества.

Так уникальными свойствами обладают так называемые линзы Люнеберга. Идея сферических линз с неоднородным диэлектрическим заполнением, фокусирующих падающие параллельные лучи в точку на поверхности сферы, принадлежит немецкому математику Рудольфу Люнебергу. В отличие от стандартных тонких линз, имеющих одну оптическую ось, линзы Люнеберга обладают сферической симметрией, что определят их способность работать одновременно по многим направлениям в пространстве. Этой особенностью, в частности, обладают и СВЧ линзы Люнеберга. Для реализации линзы Люнеберга на СВЧ мы предлагаем применение искусственного материала, состоящего из тонких радиальных диэлектрических стержней.

Также нами была выполнена широкополосная печатная антенна с полосой запирания на заданных частотах, выполненная в виде круглой металлической накладки, питаемой копланарным волноводом.

Беспроводная передача энергии

Технология беспроводной передачи энергии начала вызывать большой интерес со стороны промышленности в 2007 году, когда был выпущен первый смартфон и началась революция в области бытовой электроники. В настоящее время технология беспроводной передачи энергии (БПЭ) уже имеет богатую историю исследований и разработок, а также выдающиеся достижения в области коммерциализации.

Наше исследование БПЭ посвящено, главным образом, изучению новых физических явлений и их применению для повышения производительности БПЭ.

В системах БПЭ в качестве ключевых компонентов для связывания полей используются обычные резонаторы с металлической катушкой. В нашем исследовании диэлектрические резонаторы, как аналог металлических, имеют уникальные электромагнитные свойства, обеспечивающие больше функциональных возможностей для БПЭ.

Существуют и другие варианты практического применения, где мощность передается нескольким приемникам на 2D-платформе – мы называем это системой «умный стол». В нашем исследовании метаповерхность используется в качестве платформы для реализации «умного стола». Разные метаповерхности предназначены для улучшения различных функций, например, для увеличения расстояния БПЭ или уменьшения утечек электрического поля.

Диэлектрические и гибридные наноантенны в качестве перспективных элементов информационно-коммуникационных устройств

В настоящее время потребности человечества в вычислительных мощностях переживают экспоненциальный рост, вызванный информационной революцией конца XX – начала XXI века. Одним из подходов к созданию новых энергоэффективных информационно-коммуникационных систем, способных удовлетворить этим растущим требованиям, является концепция нанофотонных устройств (например, оптические чипы), в которых на смену электрическим сигналам приходят оптические. Для разработки таких устройств необходимо создать новые методы локализации и управления световыми полями на основе наноразмерных объектов, а также качественно новые подходы к проектированию и реализации компонентной базы информационно-измерительных и телекоммуникационных систем. Одними из основных требований к таким устройствам являются компактные размеры и энергоэффективность, что предполагает использование слабоинтенсивных оптических сигналов для передачи информации и сред с низкими потерями в используемом частотном диапазоне. Как правило, в таких перспективных системах в качестве источников оптического излучения предполагается использовать наноразмерные объекты.

Диэлектрический наноантенны на основе наноалмазов с NV-центрами

Исследование направлено на решение научной проблемы, связанной с разработкой и развитием оптических элементов предназначенных для управления электромагнитным полем в нанофтонных структурах. Объединение диэлектрической наноантенны и оптического излучателя является наиболее перспективным с точки зрения усиления оптических эффектов за счет электрических и магнитных Ми-резонансов.

Направление предполагает теоретическое и экспериментальное исследование класса диэлектрических наноантенн на основе нанаолмаза с интегрированными центрами азот-вакансия (NV). Исследуются наноалмазы, как с несколькими NV-центрами для усиления Парселл фактора и контроля диаграммы направленности, так и с одиночными NV-центрами.

Последняя конфигурация называется источником одиночных фотонов. Изучение таких источников одиночных фотонов проводится с помощью экспериментальных методик время-разрешенной конфокальной микроскопии с конфигурацией интерферометра Брауна и Твисса, измеряя время жизни фотона и автокорреляционную функцию для подтверждения того, что объект испустил один фотон.

Исследование и разработка метаповерхностей для ТГц и суб-мм диапазонов

Электромагнитными метаповерхностями принято называть двумерно-периодические структуры с периодом и размерами элементарных ячеек много меньшими длины волны. С их помощью можно получить произвольное распределение электромагнитного поля посредством настройки свойств элементарных ячеек данных структур на микроуровне. Недавно были предложены метаповерхности особого типа, которые могут выполнять функции по управлению волнами, не вызывая их отражения. Такие структуры получили название поверхностей Гюйгенса, так как каждая их элементрная ячейка при взаимодействии с волной ведет себя как элемент Гюйгенса (рассеивает только вперед). Однако, ввиду значительных технологических трудностей, большинство успешных реализаций поверхностей Гюйгенса продемонстрировано лишь в СВЧ диапазоне. Фундаментальной проблемой является построение неотражающих метаповерхостей в ТГц и субмиллиметровом диапазонах в рамках существующих методов производства тонких по сравнению с длиной волны двумерно-периодических структур. Мы предлагаем практическую реализацию, основанную на каскадировании нескольких частотно-селективных структур, элементарные ячейки которых изготовлены методом фотолитографии на тонких полимерных подложках с низкими потерями. Предложенные практические реализации метаповерхностей Гюйгенса лягут в основу компонентной базы квазиоптических устройств ТГц и субмиллиметрового диапазонов.

Метал-органические пористые наночастицы

Синтез и исследование оптических свойств наночастиц метал-органических каркасов

Микроволновые метаповерхности

За прошедшее десятилетие исследования электромагнитных метаповерхностей быстро развивались и нашли применение во множестве сфер от микроволн до оптики. В общем случае метаповерхности воспринимаются как двумерные (2D) массивы электромагнитных рассеивателей, размер и расстояние которых значительно меньше рабочей длины волны. Они могут быть аппроксимированы как комбинация гладких электрических и магнитных поверхностных плотностей тока, представляющих усредненные отклики дискретных элементарных ячеек относительно падающей волны. Свойства конкретной метаповерхности обусловлены микроструктурой ее элементарной ячейки, которая определяет как индуцированные поверхностные токи, так и, как следствие, поле рассеяния. За последние годы путем правильного проектирования элементарной ячейки было предложено много функциональных возможностей для метаповерхностей, начиная от частотно-избирательной поверхности и заканчивая динамически перестраиваемыми и безотражательными фазовыми голограммами. На нашем факультете мы исследуем электромагнитные свойства электромагнитных метаповерхностей в микроволновом диапазоне, используя оборудование нашей безэховой камеры. Наше исследование включает измерения ближнего и дальнего полей, коэффициентов отражения и передачи в диапазоне частот от 1 МГц до 20 ГГц. Мы изучали метаповерхности для преобразования поляризации, маршрутизации поверхностных волн, поверхностей Гюйгенса, совершенных поглотителей, частотно-избирательных поверхностей и т.д.

Микрофлюидика

Микрофлюидика представляет собой отрасль науки, изучающую малые объемы жидкостей и способы манипуляции ею. Масштабы микрофлюидных устройств исчисляются в микро- и нанометрах, что отражается на поведении известных жидкостей. Так, для микрофлюидики становятся существенными параметры вязкости, поверхностное натяжение и число Рейнольдса (и не только). Само микрофлюидное устройство – микрофлюидный чип (МФЧ) – может быть выполнено из различных материалов (стекла,кремниевых плстин и т.д.), однако чаще всего используется полидиметилсилоксан (ПДМС), в силу множества факторов. В этом случае МФЧ изготавливается методом «мягкой литографии» и последующей герметизацией со стеклянной подложкой.

В рамках микрофлюидики можно выделить концепцию “Лаборатория на чипе”, которая позволяет интегрировать все стадии биохимического анализа в едином устройстве. “Лаборатория на чипе” умещается на МФЧ, на котором могут быть реализованы стадии от пробоподготовки, выделения, сортировки до разновидного анализа биологической пробы. Преимуществами использования МФЧ являются снижение расхода реагентов, уменьшение времени и стоимости анализа, повышение чувствительности системы детектирования. В настоящее время, ряд компаний уже берет на вооружение современные разработки в области микрофлюидики, что позволяет выпускать на рынок приборы и тест системы, обладающие уникальными возможностями, высокой производительностью и низкой стоимостью одного анализа.

Магнитно-резонансная томография (МРТ)

МРТ на сегодняшний день является перспективным инструментом медицинской визуализации, благодаря высокой информативности и точности получения данных. Мы работаем с клиническими специалистами над проектами, посвященными использованию устройств на основе новых материалов и нейросетевых алгоритмов для скрининга рака, оценки функции сердца и диагностике артроза сложных суставов. Мы работаем над прогнозированием развития сколиоза, функциональными исследованиям мозга человека, обследованием периферической нервной системы и энергетических процессов в мышечной ткани. Мы разрабатываем новые методы реконструкции изображений и сбора данных, стремясь сделать МРТ сканирование еще быстрее, безопаснее и точнее. Наши физики исследуют способы применения метаматериалов, метаповерхностей и специальных керамик в качестве новых, более эффективных приёмо-передающих антенн в МРТ, изучают и сверхвысокодобротные, и сверхширокополосные, и меняющиеся во времени, и практически невидимые устройства с точки зрения их применения для расширения возможностей томографии. Мы разрабатываем новые типы экранов, новые искусственные материалы, а также новые импульсные последовательности и методики сканирования. Инженеры нашей группы создают устройства для сверхбыстрого сканирования, для одновременного сканирования различных атомов, для фокусировки МРТ на отдельных анатомических областях или органах, для подавления электрического и акустического шума и для осуществления полностью беспроводной передачи данных в МРТ.

Мы делаем МРТ лучше.

Мультипольная электродинамика

Нами последовательно развиваются методы конфигурирования рассеяния и мультипольного спектра наночастиц, исследуются эффекты наведенной бианизотропии в системе наночастиц с высоким показателем преломления, усиления их магнитных моментов, а также различные способы концентрации и усиления магнитного поля на наномасштабах. На основе подобных систем предполагается, например, разрабатывать метаповерхности для Оптических, голографических и фотовольтаических приложений.

Помимо этого, большое значение данное исследование имеет и для оптомеханики. Действительно, учет мультиполей высших порядков в спектре рассеяния наночастиц, включая магнитные, необходим для эффективной манипуляции последними. Ранее было показано, что магнето-диэлектрические частицы могут вести себя во внешнем поле совершенно иначе, нежели объекты, обладающие только электрическим откликом. Также, контролируемое возбуждение мультиполей в нанообъекте позволяет конфигурировать его диаграмму направленности и, соответственно, действующие на него оптические силы. Таким образом может быть реализовано движение частицы навстречу лучу («луч притяжения»), ускорение вдоль пучка, боковое движение, зависание (левитация) и т.д.

Нелинейная оптика метал-органических кристаллов

Исследование взаимодействия когерентного излучения видимого и ИК диапазонов с 2D и 3D метал-органическими каркасами

Нелинейная оптомеханика

Нелинейная оптомеханика представляет собой новое и слабоисследованное направление в современной физике. Это направление посвящено исследованию нелинейных эффектов на наномасштабах, обусловленных оптомеханическим движением нанообъектов, а также разработке новых методов перемещения наночастиц за счет нелинейных волн. В данном случае, учет возможных нелинейностей необходим, если для манипуляции наночастицами используется высокоинтенсивное импульсное излучение. В таком режиме средняя мощность, требуемая для удержания нанообъекта оказывается меньше, нежели в случае непрерывного излучения, что соответственно уменьшает нагрев, однако пиковая интенсивность достаточна для реализации нелинейных эффектов как в самих наночастицах, так и в окружении, особенно, если в системе использованы плазмонные материалы. При этом могут реализовываться новые фундаментальные явления, например, распад на два центра захвата оптической ловушки на основе фемтосекундного лазера, образование спиральных аттракторов на базе векторных солитонов и т.п. Таким образом, данная область находится на начальном этапе своего развития и представляет как существенный фундаментальный, так и прикладной интерес.

Оптическое определение магнитного резонанса

Метод оптического детектирования магнитного резонанса (ОДМР) представляет собой комбинацию электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и фотолюминесценции (ФЛ). С момента своего первого применения для возбужденного состояния атомов ртути в 1952 году методика ОДМР широко применялась для исследования возбужденных состояний твердых тел, в частности, для получения детальной микроскопической информации о дефектах, а также процессов рекомбинации в полупроводниках. С недавними быстрыми изменениями в полупроводниковых тонких пленках и наноструктурах методика ОДМР привлекла все большее внимание, поскольку традиционная техника ЭПР не справилась с задачей значительно уменьшающегося числа спинов в новых материалах.

Метод ОДМР может быть применен для локального высокоточного измерения температуры, определения постоянных и переменных электромагнитных полей с помощью дефектов в алмазах, например NV-центров, и в последствие построение на основе этих дефектов различных датчиков и устройств.

Оптомеханика

В настоящее время ведется ряд проектов, посвященных исследованию поведения наночастиц в ближних полях наноструктур, например, метаматериалов и метаповерхностей, что позволяет практически произвольным образом конфигурировать траекторию нанообъектов. С другой стороны, исследование поведения наночастиц на подложке позволило разработать «луч притяжения», создаваемый однонаправленным плазмоном, возбуждаемым наклонно падающей волной. Отдельно следует отметить поведение оптически связанного димера из различных наночастиц в поле плоской волны: в этом случае наночастица меньшего размера и массы может управлять движением более крупного и массивного объекта, не испытывая при этом обратной силы. При этом 3-й закон Ньютона выполняется, если учесть обратное влияние поля. Таким образом, спектр актуальных задач нанооптомеханики весьма широк, а исследования, посвященные данному направлению, в настоящее время находятся на стадии бурного развития.

Перовскитная нанофотоника и оптоэлектроника

Наша цель – разработать новую платформу для современных нанофотонных устройств. Галоидные перовскиты (материалы со структурой ABX3, где X – это хлор, бром или йод) демонстрируют уникальные оптические свойства: высокий показатель преломления и экситоны при комнатной температуре с достаточно высокими энергиями связи и высоким квантовым выходом люминесценции, что делает их перспективными для использования в различных задачах нанофотоники. Более того, галоидные перовскиты одни из самых перспективных материалов для фотовольтаики и оптоэлектроники. В связи с этим, мы проводим исследования по следующим направлениям:

1) Микро- и нанолазеры

2) Наноразмерные перестраиваемые источники излучения

3) Улучшенные наноструктурированные солнечные элементы и светодиоды

Резонансные эффекты в фотонных структурах

Резонанс Фано возникает при слабом взаимодействии высокодобротного резонансного состояния с другими низкодобротными модами. Асимметричный профиль Фано характеризуется резким скачком интенсивности между максимумом и минимумом с нулевой интенсивностью спектра, что находит применение в сенсорике, а также для подавления рассеяния.

При определенных условиях добротность резонанса может устремиться к бесконечности, позволяя задерживать свет в так называемом связанном состоянии в континууме. Строго говоря, связанные истинные состояния в континууме могут существовать лишь в бесконечно протяженных объектах без поглощения, однако в реальных образцах наблюдаются в виде высокодобротных суперрезонансных мод, имеющих аналогичную природу. Изучение связанных состояний в континууме открывает широкие возможности для управления светом и усиления взаимодействия света с веществом для применения в лазерах и сенсорах, для генерации высших гармоник и др.

Топологическая фотоника

Топология как раздел математики изучает свойства объектов, остающиеся неизменными при непрерывных деформациях. Однако, несмотря на свою абстрактность, топология имеет прямое отношение к физике, позволяя объяснить строгое квантование холловского сопротивления в квантовом эффекте Холла, существующее даже при наличии дефектов и примесей, явление аномальной скорости, а также ряд других эффектов. Важность открытия топологических фаз материи и топологических фазовых переходов была отмечена Нобелевской премией по физике 2016 года.

Топологическая фотоника изучает возможности реализации состояний света, защищенных от рассеяния на дефектах и неоднородностях структуры и перспективных с точки зрения создания устойчивых к беспорядку устройств для полностью оптической обработки информации. Наша группа в ИТМО исследует топологические состояния классического и квантового света, развивая как фундаментальные, так и прикладные концепции.

Трехмерная лазерная литография

В настоящее время основной тренд развития фотонных устройств – их миниатюризация. Одним из наиболее перспективных технологических направлений в этом тренде является трехмерная лазерная литография (3D-ЛЛ), которая в иностранной литературе имеет названия «direct laser writing» или «two photon polymerisation». Основанная на резонансном двухфотонном поглощении и последующей полимеризации фоторезистивного материала, технология 3D-ЛЛ позволяет создавать трехмерные объекты с разрешением до 100 нанометров.

Основная задача, этого научного направления – это создание уникальных двумерных и трехмерных субмикронных структур и их дальнейшие спектральные исследования.

Фотонные состояния в двумерных наноструктурах и материалах

Научное направление, развиваемое в лабораториях Физико-Технического Факультета, посвящено прежде всего изучению собственных поверхностных состояний метаповерхностей — управлению дисперсией этих двумерных оптических волн, их направленному и селективному возбуждению.

Метаповерхности приобретают дополнительные функциональные возможности за счет их интеграции с двумерными материалами, такими как графен или дихалькогениды переходных металлов (TMDC). Реализация сильной связи экситона (водородоподобной связанной электрон-дырочной пары) в двумерном материале с оптическими модами метаповерхности приводит к образованию особых квазичастиц – экситон-поляритонов. Изменение геометрических и материальных параметров метаповерхности позволяет управлять пространственной дисперсией поляритонов. В свою очередь экситонная составляющая образующихся в такой системе квазичастиц приводит к гиганским нелинейным эффектам.

Фотонные фазовые переходы

Понимание свойств метаматериалов открывает самые широкие возможности для создания уникальных оптических устройств. При этом вопрос о том, как фотонная структура приобретает метаматериальные свойства, имеет большое фундаментальное и прикладное значение. Оказалось, что при непрерывном изменении геометрических и структурных параметров, начиная с некоторого критического значения, в периодической фотонной структуре помимо фотоннокристаллических эффектов появляется режим метаматериала. Т.е. в оптическом отклике фотонной структуры наблюдается резкий переход, и это явление получило название фотонного фазового перехода.

На физико-техническом факультете мы исследуем условия появления фазы метаматериала в разных фотонных структурах. Изучение фотонных фазовых переходов включает дизайн, разработку и создание структур с желаемыми материальными параметрами, применение пространственно-однородных мод, наблюдающихся при около-нулевым значении коэффициента преломления метаматериалов, построение фотонных фазовых диаграмм и много других интересных теоретических и экспериментальных задач, решение которых является важной составной частью метафотоники.

Фотопроцессы в мезоскопических системах

В последнее десятилетие был открыт новый удивительный класс материалов, представляющих собой пленки атомарной ширины. Исторически, первым из таких материалов был открыт графен, монослой (слой толщиной всего в один атом) атомов углерода. Открытие графена было удостоено Нобелевской премии в 2010 году. Несмотря на множество удивительных и полезных свойств графена, он обладает довольно слабым электромагнитным откликом в оптическом диапазоне. Напротив, следующее поколение двумерных материалов, к которому относятся монослои дихалькогенидов переходных металлов (ДПМ), характеризуются резонансным оптическим откликом в диапазоне длин волн 600-800 нм. В рамках данного научного направления мы исследуем транспортные и оптические свойства ДПМ, a также других систем пониженной размерности, таких как полупроводниковые квантовые ямы и квантовые проволоки и системы углеродных нанотрубок.

Исследования носят как фундаментальный так и прикладной характер и могут быть использованы для создания нового класса интегрированных на чипе оптических когерентных источников и сверхбыстрых модуляторов оптических сигналов, а также оптически управляемых элементов спинтроники.

Целевая доставка лекарств в клетки

В настоящее время эффективность большинства лекарственных препаратов частично ограничена тем, что биологически активные соединения воздействуют на организм в целом, а не только на те клетки и ткани, для которых предназначался препарат. Решить данную проблему возможно путем разработки и создания систем доставки лекарственных препаратов, которые смогут обеспечить точное попадание требуемого вещества в ту область организма, и в те клетки, где он действительно необходим. Такой подход позволит не только повысить эффективность лечения, но и избежать нежелательных побочных эффектов. Это в свою очередь сделает возможным применение ряда потенциально высокоэффективных лекарственных препаратов, которые не использовались в клинике ввиду плохого биораспределения или специфических побочных эффектов.

В область наших научных интересов входит разработка систем доставки направленных на лечение онкологических заболеваний, генную терапию, создание систем с контролируемым высвобождением лекарственных препаратов, а также диагностических систем для компьютерной и магнитно-резонансной томографии.

2 шаг

Пройти отбор

Для участия в отборе пришлите свое CV, мотивационное письмо и список публикаций с указанием выбранного научного направления на почту [email protected] и пройдите собеседование. В случае успешного прохождения интервью планируемый научный руководитель может предложить кандидату пройти краткосрочную стажировку на нашем факультете по выбранному научному направлению.

3 шаг

Зарегистрироваться на сайте для абитуриентов ИТМО

1. Зарегистрироваться на сайте https://abit.itmo.ru.

2. Заполнить анкету и заявление.

3. Выбрать одну из специальностей Физико-технического факультета:

01.04.01 Приборы и методы экспериментальной физики
01.04.02 Теоретическая физика
01.04.03 Радиофизика
01.04.05 Оптика
01.04.07 Физика конденсированного состояния
05.12.07 Антенны, СВЧ устройства и их технологии

4. Выбрать факультет: Физико-технический факультет.

5. Подать документы

6. Записаться на сдачу вступительных испытаний по английскому языку и по специальности.

4 шаг

Сдать экзамены и стать аспирантом Нового физтеха 🙂

Поляризационно-селективная реконфигурируемость в гибридных активных диэлектрических нанопроволоках

1. Brixner T., Stenger J., Vaswani H.M., Cho M., Blankenship R.E., Fleming G.R., Двумерная спектроскопия электронных взаимодействий при фотосинтезе. Природа 434, 625–628 (2005). [PubMed] [Google Scholar]

2. Liu X., Chraplyvy A.R., Winzer P.J., Tkach R.W., Chandrasekhar S., Двойные волны с фазовым сопряжением для связи за пределами керровской нелинейности. Нац. Фотоника 7, 560–568 (2013). [Академия Google]

3. Чжан Дж., Ю Дж., Чи Н., Передача и полнодиапазонное когерентное обнаружение поляризационно-мультиплексированных полностью оптических сигналов Найквиста, генерируемых синк-импульсами Найквиста. науч. Респ. 5, 13649 (2015). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

4. Чен З.-Ю., Ян Л.С., Пан Ю., Цзян Л., Йи А.Л., Пан В., Луо Б., Использование свободы поляризации за пределами мультиплексирования с разделением поляризации для поддержки высокоскоростной и спектрально-эффективной передачи данных. Легкая наука. заявл. 6, e16207 (2017). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

5. Пэн К., Джевтикс Д., Чжан Ф., Стерцл С., Дамри Д. А., Ротманн М. У., Гильяберт Б., Штрейн М. Дж., Тан Х. Х., Герц Л. М., Фу Л., Доусон М. Д., Уртадо А., Джагадиш К., Джонстон М.Б., Трехмерные кросс-нанопроводные сети восстанавливают полное терагерцовое состояние. Наука 368, 510–513 (2020). [PubMed] [Google Scholar]

6. Байг С. А., Боланд Дж. Л., Дамри Д. А., Тан Х. Х., Джагадиш К., Джойс Х. Дж., Джонстон М. Б., Сверхбыстрый переключаемый модулятор поляризации терагерцового диапазона на основе полупроводниковых нанопроволок III-V. Нано Летт. 17, 2603–2610 (2017). [PubMed] [Академия Google]

7. Маджумдар А., Колберн С., Оптическая голография с контролируемой поляризацией с использованием плоской оптики. Легкая наука. заявл. 9, 134 (2020). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

8. Дэн Л., Дэн Дж., Гуань З., Тао Дж., Чен Ю., Ян Ю., Чжан Д., Тан Дж., Ли З. ., Li Z., Yu S., Zheng G., Xu H., Qiu C.W., Zhang S., Поляризационное мультиплексирование с помощью малюс-метаповерхности. Легкая наука. заявл. 9, 101 (2020). [PubMed] [Google Scholar]

9. Zhang Y., Xiang S., Guo X., Wen A., Hao Y., Свойства кодирования спайков с разрешением поляризации и мультиплексированием поляризации в фотонных нейронах на основе VCSEL-SA. науч. Респ. 8, 16095 (2018). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

10. Farmakidis N., Youngblood N., Li X., Tan J., Swett J.L., Cheng Z., Wright C.D., Pernice W.H.P., Bhaskaran H., Устройства фазового перехода с улучшенными плазмонными нанозазорами с двойной электрооптической функциональностью. науч. Доп. 5, eaaw2687 (2019). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

11. Вуттиг М., Ямада Н., Материалы с фазовым переходом для перезаписываемого хранилища данных. Нац. Матер. 6, 824–832 (2007). [PubMed] [Академия Google]

12. Риос С., Стегмайер М., Хоссейни П., Ван Д., Шерер Т., Райт С. Д., Бхаскаран Х., Пернис В. Х. П., Встроенная полностью фотонная энергонезависимая многоуровневая память. Нац. Фотоника 9, 725–732 (2015). [Google Scholar]

13. Au Y.-Y., Bhaskaran H., Wright C.D., Устройства с фазовым переходом для одновременных оптико-электрических применений. науч. Респ. 7, 9688 (2017). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

14. Родригес-Эрнандес Г., Хоссейни П., Риос К., Райт К. Д., Бхаскаран Х., Смешанный режим электрооптической работы Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ Наноразмерные перекладины. Доп. Электрон. Матер. 3, 1700079 (2017). [Google Scholar]

15. Фармакидис Н., Янгблад Н., Ли Дж. С., Фельдманн Дж., Лоди А., Ли Х., Аггарвал С., Чжоу В., Богани Л., Пернис У. Х., Райт С. Д., Бхаскаран ЧАС., Фотонные переключатели с электронной реконфигурацией, включающие плазмонные структуры и материалы с фазовым переходом. Доп. наук, e2200383 (2022 г.). [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

16. Feldmann J., Youngblood N., Karpov M., Gehring H., Li X., Stappers M., le Gallo M., Fu X., Lukaschuk А., Раджа А. С., Лю Дж., Райт С. Д., Себастьян А., Киппенберг Т. Дж., Пернис В. Х. П., Бхаскаран Х., Параллельная сверточная обработка с использованием встроенного фотонного тензорного ядра. Природа 589, 52–58 (2021). [PubMed] [Google Scholar]

17. Cheng Z., Ríos C., Pernice Wolfram H. P., Wright C. D., Bhaskaran H., Встроенный фотонный синапс. науч. Доп. 3, e1700160 (2017). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

18. Шастри Б. Дж., Тайт А. Н., Феррейра де Лима Т., Пернис У. Х. П., Бхаскаран Х., Райт С. Д., Прукнал П. Р., Фотоника для искусственного интеллекта и нейроморфных вычислений. Нац. Фотоника 15, 102–114 (2021). [Google Scholar]

19. Zhang Y., Chou J. B., Li J., Li H., du Q., Yadav A., Zhou S., Shalaginov M. Y., Fang Z., Zhong H., Roberts C., Робинсон П., Болин Б. , Риос К., Лин Х., Канг М., Гу Т., Уорнер Дж., Либерман В., Ричардсон К., Ху Дж., Широкополосные прозрачные оптические материалы с фазовым переходом для высокоэффективной энергонезависимой фотоники. Нац. коммун. 10, 4279(2019). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

20. Cheng Z., Ríos C., Youngblood N., Wright C.D., Pernice W.H.P., Bhaskaran H., Фотонная память на уровне устройства и логические приложения, использующие материалы с фазовым переходом. Доп. Матер. 30, 1802435 (2018). [PubMed] [Google Scholar]

21. Wang Q., Rogers E. T. F., Gholipour B., Wang C.-M., Yuan G., Teng J., Желудев Н. И., Оптически реконфигурируемые метаповерхности и фотонные устройства на основе материалов с фазовым переходом. Нац. Фотоника 10, 60–65 (2016). [Академия Google]

22. Li X., Youngblood N., Ríos C., Cheng Z., Wright C.D., Pernice W.H.P., Bhaskaran H., Быстрое и надежное хранилище с использованием 5-битной энергонезависимой фотонной ячейки памяти. Оптика 6, 1–6 (2019). [Google Scholar]

23. Цао Л., Уайт Дж. С., Парк Дж. С., Шуллер Дж. А., Клеменс Б. М., Бронгерсма М. Л., Инженерное поглощение света в устройствах с полупроводниковыми нанопроволоками. Нац. Матер. 8, 643–647 (2009). [PubMed] [Google Scholar]

24. Цао Л., Фан П., Васудев А. П., Уайт Дж. С., Ю З., Цай В., Шуллер Дж. А., Фан С., Бронгерсма М. Л., Солнечные поглотители оптических антенн с полупроводниковыми нанопроволоками. Нано Летт. 10, 439–445 (2010). [PubMed] [Google Scholar]

25. Цао Л., Фан П., Барнард Э. С., Браун А. М., Бронгерсма М. Л., Настройка цвета кремниевых наноструктур. Нано Летт. 10, 2649–2654 (2010). [PubMed] [Google Scholar]

26. Луо Х., Тиан Дж., Ли К., Ма Б., Чжу Ю., Ю Дж., Хонг Ю., Оуян А., Белов П., Синха Р. К., Каур С., Цю М., Плоская фотоника для широкополосного захвата света. заявл. физ. лат. 117, 241105 (2020). [Google Scholar]

27. Baek K., Kim Y., Mohd-Noor S., Hyun J.K., Ми резонансные структурные цвета. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 12, 5300–5318 (2020). [PubMed] [Академия Google]

28. Рау С., Сюн Ф., Вуттиг М., Поп Э., Материалы с фазовым переходом и память фазового перехода. Миссис Бык. 39, 703–710 (2014). [Google Scholar]

29. Ван З., Дин С., Лю С., Чжан К., Ву Ц., Поляризационно-мультиплексированная метаповерхностная голография Гюйгенса. Опц. лат. 45, 5488–5491 (2020). [PubMed] [Google Scholar]

30. Wang Q., Zhang X., Plum E., Xu Q., Wei M., Xu Y., Zhang H., Liao Y., Gu J., Han J. , Чжан В., Поляризационная и частотно-мультиплексированная терагерцовая метаголография. Доп. Опц. Матер. 5, 1700277 (2017). [Академия Google]

31. Фельдманн Дж., Стегмайер М., Грулер Н., Риос С., Бхаскаран Х., Райт С. Д., Пернис В. Х. П., Расчет со светом с использованием полностью оптических счетов в масштабе чипа. Нац. коммун. 8, 1256 (2017). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

32. Feldmann J., Youngblood N., Wright C.D., Bhaskaran H., Pernice W.H.P., Полностью оптические импульсные нейросинаптические сети с возможностью самообучения. Природа 569, 208–214 (2019). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

33. Ielmini D., Wong H. S. P., Вычисления в памяти с резистивными переключающими устройствами. Нац. Электрон. 1, 333–343 (2018). [Академия Google]

34. Чон Д. С., Ким К. М., Ким С., Чой Б. Дж., Хван К. С., Мемристоры для новых энергоэффективных вычислительных парадигм. Ад Электрон. Матер. 2, 1600090 (2016). [Google Scholar]

35. X. Li, et al. , в материалах Proceedings of the IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) 2020 г. (IEEE, 2020 г.), стр. 7.5.1–7.5.4. [Google Scholar]

36. Н. П. Юппи, К. Янг, Н. Патил, Д. Паттерсон, Г. Агравал, Р. Баджва, С. Бейтс, С. Бхатиа, Н. Боден, А. Борхерс, Р. Бойл , Пьер-Люк Кантин, К. Чао, К. Кларк, Дж. Кориелл, М. Дейли, М. Дау, Дж. Дин, Б. Гелб, Т. В. Гаеммагами, Р. Готтипати, В. Гулланд, Р. Хагманн, К. Р. Хо, Д. Хогберг, Дж. Ху, Р. Хундт, Д. Хёрт, Дж. Ибарц, А. Джеффи, А. Яворски, А. Каплан, Х. Хайтан, Д. Киллебрю, А. Кох, Н. Кумар, С. Лейси, Дж. Лаудон, Дж. Лоу, Д. Ле, К. Лири, З. Лю, К. Лакке, А. Лундин, Г. М. Кин, А. Маджоре, М. Махони, К. Миллер, Р. Нагараджан , Р. Нараянасвами, Р. Ни, К. Никс, Т. Норри, М. Омерник, Н. Пенуконда, А. Фелпс, Дж. Росс, М. Росс, А. Салек, Э. Самадиани, К. Северн, Г. Сизиков, М. Снелхэм, Дж. Саутер, Д. Стейнберг, А. Свинг, М. Тан, Г. Торсон, Б. Тиан, Х. Тома, Э. Таттл, В. Васудеван, Р. Уолтер, У. Ван , Э. Уилкокс, Д. Х. Юн, Анализ производительности тензорного процессора в центре обработки данных, в Материалы 44-го ежегодного международного симпозиума по компьютерной архитектуре (ISCA, 2017 г.), стр. 1–12. [Google Scholar]

37. NVIDIA, Платформы вывода для центра обработки данных (https://www.nvidia.com/en-gb/deep-learning-ai/solutions/inference-platform/hpc/).

38. Zhang Z., Qiao X., Midya B., Liu K., Sun J., Wu T., Liu W., Agarwal R., Jornet J.M., Longhi S., Litchinitser N.M., Feng L., Вихревой микролазер с перестраиваемым топологическим зарядом. Наука 368, 760–763 (2020). [PubMed] [Академия Google]

39. Цзи З., Лю В., Крылюк С., Фань Х., Чжан З., Пан А., Фэн Л., Давыдов А., Агарвал Р., Фототоковое определение орбитального углового момента света. Наука 368, 763–767 (2020). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

40. Ву С., Арью Н., Келп Г., Фан Дж. А., Домингес Дж., Гонсалес Э., Тутук Э., Бренер И., Швец Г. , Спектрально-селективные хиральные кремниевые метаповерхности на основе инфракрасных резонансов Фано. Нац. коммун. 5, 3892 (2014). [PubMed] [Академия Google]

41. Юань Ю., Чжан К., Ратни Б., Сун К., Дин С., Ву Ц., Бурокур С. Н., Женевет П., Независимая фазовая модуляция для квадруплексных каналов поляризации, обеспечиваемая хиральными геометрическими фазовыми метаповерхностями. Нац. коммун. 11, 4186 (2020). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

42. E. D. Palik, Handbook of Optical Constants of Solids (Academic Press, 1998), vol. 3. [Google Scholar]

43. Батталья Дж. Л., Кусяк А., Шик В., Капелла А., Вимер К., Лонго М., Вареси Э., Термическая характеристика SiO ₂ -Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ интерфейс от комнатной температуры до 400°C. Дж. Заявл. физ. 107, 044314 (2010). [Google Scholar]

44. Хулбе П. К., Райт Э. М., Мансурипур М., Кристаллизационное поведение пленок Ge ₂ Sb _2,3 Te ₅ после осаждения, закалки из расплава и грунтовки в аморфном состоянии. Дж. Заявл. физ. 88, 3926–3933 (2000). [Google Scholar]

45. Duong T.-Q., Bouzid A., Massobrio C., Ori G., Boero M., Martin E., Первые принципы теплопереноса в аморфном Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ в наномасштабе. RSC Adv. 11, 10747–10752 (2021). [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

T-Guides и топографически анизотропная фотоника – CREOL, The College of Optics and Photonics

Изучением поляризации света занимаются более двух столетий, с тех пор как Этьен Малюс сделал первые связанные наблюдения с использованием двулучепреломляющего кристалла кальцита в 1808 году. В настоящее время большинство людей хотя бы слышали о «поляризованных солнцезащитных очках» — изобретении 80-летней давности. Однако разработка поляризационных свойств направленных волн в интегрированных фотонных устройствах оказалась не такой простой. Во-первых, оптические волноводы, как правило, не так чувствительны к поляризации. В симметричных пластинчатых волноводах, например, поперечно-электрическая (ТЕ) и поперечно-магнитная (ТМ) моды всегда сосуществуют, и поведение с одной поляризацией невозможно. Свойство одномодовой одиночной поляризации (SMSP) существует в асимметричных пластинчатых волноводах, но происходит в крошечном диапазоне длин волн, очень близком к границе отсечки. Ограничения немного ослабевают в двумерных волноводах. В частности, работа только TE с ограниченной полосой пропускания возможна в гребневых волноводах с неглубоким травлением, но опять же для длин волн, близких к отсечке, за счет большого размера поперечной моды и плохого ограничения.

Еще одной проблемой управления поляризацией в интегрированной фотонике является реализация компонентов, управляющих поляризацией. Хорошим примером являются поляризационные светоделители (PBS), устройство, которое нелегко реализовать в интегрированной фотонике. На сегодняшний день интегрированные PBS с оптической полосой пропускания до 150 нм были достигнуты в телекоммуникационном диапазоне за счет использования эволюции мод в сложных кремниевых фотонных конических направленных ответвителях. Однако более широкая оптическая полоса пропускания является сложной задачей из-за ограничений, налагаемых многомодовой работой на коротких длинах волн, и более слабого контраста эффективного показателя преломления между поляризациями на более длинных волнах.

Возможные базовые состояния для TAP и их расположение для реализации PBS. Экспериментальные изображения с камеры, показывающие, как разделяются моды TE и TM, и изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии используемых многослойных стопочных пленок SiO2/SiN.

Метод изготовления, изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии, моделирование оптического режима и изображения с камеры сверху для измерений SMSP на Т-образных направляющих из диоксида кремния.

Эти задачи были подняты получившим диплом CREOL Ph.D. студент Джефф Чайлз в группе профессора Сасана Фатпура. Джефф работал над новым типом полностью кремниевых (воздушных) закрепленных мембранных волноводов для приложений среднего инфракрасного диапазона, когда он обнаружил, что Т-образные структуры, по-видимому, имеют огромную полосу пропускания SMSP. Подробное моделирование показало полосу пропускания 2,75 октавы (диапазон длин волн 1,2–8,1 мкм) в кремниевых Т-образных направляющих. Позже Джефф экспериментально продемонстрировал окно записи SMSP > 1,27 октавы (405–976 нм) в T-образных направляющих из диоксида кремния, ограниченных только имеющимся измерительным оборудованием. Такая сверхширокополосная работа SMSP, по сути, возможна из-за высокой асимметрии Т-образных направляющих по сравнению с обычным канальным или гребенчатым волноводом. Устройства SMSP могут найти применение, например, во встроенных оптических гироскопах, которые могут страдать от шума, вызванного флуктуациями поляризации.

Позже команда Фатпура еще больше развила идею сильно асимметричных волноводных структур и реализовала совершенно новый способ создания интегрированной фотоники, чувствительной к поляризации, по схеме, придуманной топографически анизотропной фотоникой (TAP). Основная идея TAP в некоторой степени имитирует концепцию поляризаторов с проволочной сеткой с объемной оптикой. Представьте себе поляризованный луч, идущий параллельно границам многослойной стопки нанометровых пленок с периодически меняющимися индексами. Интуитивно ожидается, что такая инженерная анизотропная среда обладает одноосным двойным лучепреломлением для поляризаций, параллельных или перпендикулярных границам раздела пленок. Путем включения областей таких анизотропных пленок, а также стандартных областей изотропных сред в различные конфигурации материалов сердцевины и боковой оболочки волновода можно добиться уникального поведения, зависящего от поляризации, в исключительно широкой полосе пропускания. Соответствующие фундаментальные «состояния» могут быть только TE, только TM или биполярными.