Исследование воздействия поверхностных квантовых эффектов на процесс флуоресценции на основе метода дискретных источников
Исследование воздействия поверхностных квантовых эффектов на процесс флуоресценции на основе метода дискретных источников
Ю. А. Еремин, В. В. Лопушенко
В данной работе исследуется влияние поверхностного квантового эффекта на коэффициент усиления флуоресценции в присутствии плазмонной структуры. В качестве структуры рассматриваются парные золотые и серебряные частицы с субнанометровым зазором. Учет квантовых эффектов осуществляется на основе мезоскопических граничных условий с параметрами Фейбельмана. В качестве инструмента исследования используется модифицированный метод дискретных источников. В результате вычислительного эксперимента установлено, что наличие квантовых эффектов приводит к снижению коэффициента усиления флуоресценции до 5 раз, при этом сдвиг плазмонного резонанса в коротковолновую область может достигать 25 нм. Полученные результаты доказывают, что учет квантовых эффектов является неотъемлемым условием для корректного описания функционирования плазмонных щелевых наноструктур в процессе флуоресценции.
Показать АннотациюВосстановление волоконных фантомных изображений методом редукции измерения с учетом влияния изгиба волокна на шаблоны освещения
Восстановление волоконных фантомных изображений методом редукции измерения с учетом влияния изгиба волокна на шаблоны освещения
Д. А. Балакин
Разработаны варианты метода построения передаточной функции многомодового волокна при его деформации при выполнении микроскопических измерений в фантомной волоконной эндоскопии. Для этого действие деформации моделируется матрицей деформации, характеризующей отклонение передаточной матрицы волокна от передаточной матрицы недеформированного волокна. Используется представимость матрицы деформации линейной комбинацией относительно небольшого числа главных компонент. Они вычисляются при помощи сингулярного разложения матрицы, составленной из развернутых в строки матриц деформации при деформациях, перекрывающих ожидаемый диапазон деформаций в ходе эксплуатации оптического волокна как части эндоскопа. Разработанные методы направлены на оценивание коэффициентов разложения по доступной информации и отличаются условиями применимости.
Показать АннотациюОписание зарядомассовых распределений фрагментов двойного спонтанного деления
Описание зарядомассовых распределений фрагментов двойного спонтанного деления
Д. Е. Любашевский$^1$, Л. В. Титова$^1$, Д. А. Чурюмова$^1$, Я. О. Отводенко$^1$, А. И. Иванченко$^{1,2}$
В работе исследованы массовые распределения фрагментов при спонтанном двойном делении атомных ядер. Проведён анализ экспериментальных данных для широкой группы ядер от плутония до фермия. Показано, что положение максимумов массового распределения не связано напрямую с полной кинетической энергией фрагментов и множественностью мгновенных нейтронов. На основе квантовой теории деления с деформационным потенциалом взаимодействия предфрагментов выполнены оценки массовых распределений. Сравнение трёх способов расчёта деформационной энергии выявило преимущество подхода Струтинского. Качественно воспроизведены массовые распределения для 252Cf, 244Cm и 248Cm. Расхождения с экспериментом объясняются отсутствием учёта динамики и предразрывных нейтронов в модели.
Показать АннотациюВлияние слабой формы адсорбции на свойства ферромагнетиков
Влияние слабой формы адсорбции на свойства ферромагнетиков
В. Е. Зубов, А. Д. Кудаков, Н. Л. Левшин
Представлен обзор работ по изучению влияния слабой адсорбции, протекающей по механизму образования водородных связей, на магнитные свойства различных классов ферромагнитных материалов: монокристаллов железа, аморфных сплавов, ферримагнетиков и антиферромагнетиков со слабым ферромагнетизмом. В нитевидных монокристаллах железа и в аморфных магнитомягких ферромагнитных лентах на основе железа установлено, что при напуске паров воды или метилового спирта в вакуумную ячейку с образцом частотная зависимость намагниченности на поверхности образцов в переменном магнитном поле имеет релаксационный вид, причем частота релаксации в несколько раз уменьшается при увеличении давления напускаемых газов. В аморфных ферромагнитных лентах с помощью магнитооптического экваториального эффекта Керра установлено, что доменная структура в вакууме и в атмосфере паров воды (метилового спирта) существенно отличается. В вакууме наблюдается несколько доменов, разделенных доменными границами, ориентированными под углом 30-35 градусов к длинной стороне образца; в атмосфере паров воды (метилового спирта) – два домена, разделенных одной границей, расположенной в середине образца параллельно его длинной стороне. В вакууме с помощью магнитооптического полярного эффекта Керра обнаружена нормальная составляющая намагниченности на поверхности образца. В атмосфере паров воды (метилового спирта) величина нормальной составляющей намагниченности оказалась на порядок меньше. Нормальная составляющая намагниченности индуцируется десорбцией с поверхности образца молекул воды (метилового спирта), адсорбированных по механизму образования водородных связей. Эффективное поле поверхностной перпендикулярной магнитной анизотропии, согласно проведенной оценке, достигает величины 1,6 кА/м. В висмут-содержащих феррит-гранатовых пленках с перпендикулярной анизотропией с использованием эффекта Фарадея установлено, что при адсорбции молекул воды (метилового спирта) ширина магнитных доменов лабиринтной доменной структуры существенно уменьшается. Максимальное изменение ширины доменов в парах метилового спирта составило 38%, а в парах воды – 11%. Уменьшение ширины доменов при адсорбции объяснено уменьшением эффективной константы перпендикулярной магнитной анизотропии пленки. Уменьшение константы магнитной анизотропии обусловлено адсорбцией молекул воды (метилового спирта), протекающей по механизму образования водородных связей. Экспериментально показано, что под влиянием адсорбции молекул воды перпендикулярная магнитная анизотропия в исследованных феррит-гранатовых пленках уменьшается на 20%. В антиферромагнетике со слабым ферромагнетизмом – борате железа под влиянием адсорбции молекул воды наблюдалось уменьшение эффекта Фарадея в переменном магнитном поле на 30%. Эффект Фарадея обусловлен проекцией намагниченности образца на направление распространения света в образце. Уменьшение эффекта Фарадея обусловлено влиянием поверхностной одноосной магнитной анизотропии в базисной плоскости бората железа, индуцируемой адсорбцией молекул воды. Наблюдающиеся эффекты обратимы в цикле напуск паров – вакуумирование при комнатной температуре. Напуск в вакуумную ячейку с исследуемыми образцами кислорода, азота и аргона до давлений, близких к атмосферному, не приводил к изменению магнитных свойств образцов. Отсюда был сделан вывод о том, что адсорбция молекул, обусловленная ван-дер-ваальсовым взаимодействием, не изменяет магнитные свойства ферромагнетиков. На основании представленных исследований сделан вывод о том, что механизмы влияния слабой адсорбции на магнитные свойства монокристаллических ферромагнетиков, ферромагнитных сплавов и ферромагнитных диэлектриков аналогичны. В обоих случаях существенным является наличие в ферромагнетиках атомов с незаполненной 3-d электронной оболочкой. Электропроводность образцов на наблюдаемые эффекты практически не влияет.
Показать АннотациюЭлементы полимерной фотоники для разработки пассивных компонентов систем передачи сигналов терагерцового диапазона
Элементы полимерной фотоники для разработки пассивных компонентов систем передачи сигналов терагерцового диапазона
А. О. Сажин$^1$, И. А. Ожередов$^{1,2}$, А. П. Шкуринов$^1$
Проведено численное моделирование и экспериментально исследовано распространение излучения терагерцового диапазона в полимерных волноводах. Численно и экспериментально реализована перекачка энергии между волноводными структурами в планарной геометрии, тем самым продемонстрирована возможность использования элементов полимерной фотоники в качестве перестраиваемого ответвителя. С использованием высокодобротных полимерных кольцевых резонаторов различной геометрии экспериментально осуществлена спектральная фильтрация распространяющегося в волноводе терагерцового излучения. Полученные значения эффективности позволяют утверждать о возможности использования полимерных волноводных структур в качестве различных пассивных компонентов систем передачи и обработки сигналов терагерцового диапазона.
Показать АннотациюВлияние интенсивности и режима оптической накачки на локальный нагрев окружения нанокомплексов NaYF4: Yb/Tm
Влияние интенсивности и режима оптической накачки на локальный нагрев окружения нанокомплексов NaYF4: Yb/Tm
С. А. Буриков$^1$, И. С. Петров$^2$, К. А. Бузанов, Т. А. Доленко$^4$
Аннотация Представленная работа посвящена исследованию влиянию режима возбуждения люминесценции комплексов на основе NaYF4: Yb/Tm в воде на локальный нагрев их окружения. Для определения локальной температуры среды использовалась зависимость формы валентной полосы комбинационного рассеяния воды от температуры среды. Было установлено, что локальный нагрев среды отсутствует при возбуждении сигнала люминесценции наносекундным импульсным возбуждением на длине волны 975-980 нм во всем диапазоне исследованных интенсивностей накачки. При использовании непрерывного излучения для возбуждения люминесценции локальный нагрев окружения нанокомплексов наблюдался при достаточно высоких средних интенсивностях накачки: максимальная температура окружения составляла 46 °С при интенсивности накачки 3500 Вт/см2.
Показать АннотациюЧисленное моделирование параметров широкополосных оптических волноводов на основе фотополимера, расположенных на подложках с низким показателем преломления
Численное моделирование параметров широкополосных оптических волноводов на основе фотополимера, расположенных на подложках с низким показателем преломления
И. О. Батуев, К. А. Смирнов, Н. С. Попов, Н. Д. Лапин, Т. В. Мурзина
Методами конечных разностей во временной области (FDTD) и конечных разностей для собственных мод (FDE) проведено численное моделирование распространения излучения в полимерных волноводах прямоугольного сечения на подложке из MgF2. Исследовано влияние геометрических параметров волновода и поляризации излучения на оптические потери, модовый состав и эффективный показатель преломления. Показано, что волноводы из фоторезиста Ormocomp на подложке из монокристаллического фторида магния обеспечивают распространение излучения при низких потерях в спектральном диапазоне 700-1000 нм. Для волновода сечением 0.95x0.95мкм^2 и длиной 60 мкм потери составляют около 2дБ/см для поляризованного перпендикулярно плоскости подложки излучения, а коэффициент пропускания на выходе превышает 90% во всем исследуемом диапазоне. Установлено, что более 99% мощности локализовано в основной моде, а эффективный показатель преломления слабо зависит от размеров волновода и уменьшается с увеличением длины волны.
Показать АннотациюФормирование одноэлектронных структур окислением легированного бором кремния
Формирование одноэлектронных структур окислением легированного бором кремния
С. А. Панкратов$^1$, Д. Д. Кусакина$^1$, В. В. Шорохов$^1$, А. В. Мяконьких$^2$, А. Е. Рогожин$^2$, В. А. Крупенин$^1$, Д. Е. Преснов$^1$
В настоящей работе представлен оригинальный метод изготовления одноэлектронных устройств со множеством зарядовых центров с помощью высокотемпературного окисления в атмосфере чистого кислорода пластин кремний на изоляторе (КНИ), легированных бором. Исследуемая структура, представляющая собой нанопровод шириной 170 нм и длиной 220 нм с четырьмя транспортными и одним управляющим электродами, была сформирована в легированном верхнем слое КНИ методами электронной литографии, реактивно-ионного травления и напыления тонких пленок. Параметры окисления подбирались таким образом, чтобы в системе устанавливался одноэлектронный транспорт, возникающий при определенных значениях концентрации примесных ионов в кремнии. Экспериментальные структуры демонстрировали вольт-амперные характеристики с характерными участками кулоновской блокады, явно проявляющимися при 2,4 К и сохраняющимися вплоть до температуры 16 К. Величина кулоновской блокады исследуемых структур достигала значений порядка 100 мВ. Предложенный метод полностью совместим с широко используемыми технологиями полупроводниковой промышленности и отличается простотой реализации.
Показать АннотациюЧисленное исследование положительных стримеров в газовых смесях с различными соотношениями концентраций азота и кислорода
Численное исследование положительных стримеров в газовых смесях с различными соотношениями концентраций азота и кислорода
Е. А. Ермаков, И. Э. Иванов
В настоящем исследовании производится численное моделирование положительных стримеров в азотно-кислородных смесях, в которых содержание кислорода от общего объема смеси составляет 0.01%, 0.2% и 20%, соответственно. Вычислительный алгоритм основывается на диффузионно-дрейфовой модели, описывающей динамику двух- и трехкомпонентной плазмы, а также модели Железняка для учета процесса фотоионизации. Задача решается в цилиндрической системе координат на равномерной декартовой расчетной сетке. Источником положительных стримеров во всех расчетных случаях является пятно квазинейтральной плазмы с гауссовым распределением, расположенное на аноде в начальный момент времени. К плоскопараллельным электродам подается разность потенциалов 6 кВ, давление рабочей среды составляет 150 Торр. Производится сравнение морфологии и динамики развития стримеров (длительности замыкания межэлектродного зазора и толщины стримера).
Показать АннотациюДинамика карликовой планеты Квавар и прецессия его колец
Динамика карликовой планеты Квавар и прецессия его колец
Б. П. Кондратьев$^{1,2,3}$, В. С. Корноухов$^1$
Целью работы является изучение динамики карликовой планеты Квавар и прецессии двух его колец. Сравнение двух наблюдаемых отношений полуосей Квавара с классическими фигурами на последовательностях Маклорена и Якоби показало, что в этих координатах Квавар отстоит значительно дальше от кривой трѐхосных фигур равновесия, чем карликовая планета Хаумеа. Такое отклонение от равновесия свидетельствует о неприменимости модели однородного вращающегося эллипсоида к описанию формы Квавара. Для проверки был проведён независимый расчёт угловой скорости трёхосного эллипсоида, описывающего фигуру Квавара через компоненты его внутренней и внешней гравитационной энергии. Детальный расчёт двумерной области существования решений для множества однородных трёхосных эллипсоидов подтвердил, что параметры квазиоднородной модели Квавара попадают в запрещенную область комплексных значений угловой скорости. Таким образом, два независимых метода подтвердили, что Квавар не является фигурой равновесия. Для колец Квавара, расположенных за пределом Роша этого планетоида, рассчитаны периоды вековой прецессии узлов ($T_{\Omega}^{Q1R} \approx 1786$~сут и $T_{\Omega}^{Q2R} \approx 337$~сут). Установлено, что перицентр и линия узлов прецессируют в противоположных направлениях, причём угловая скорость прецессии линии апсид в 2 раза превышает скорость прецессии узла.
Показать Аннотацию