Основные достижения 2022

УДВОЕНИЕ РАЗРЕШЕНИЯ ПРИ УПРАВЛЕНИИ ПУЧКОМ СВЕТА С ПОМОЩЬЮ МЕТАПОВЕРХНОСТИ
НА ОСНОВЕ ТАММОВСКОГО ПЛАЗМОН-ПОЛЯРИТОНА

 Проект РНФ-МНТ № 22-42-08003 «Метаповерхности на основе топологически устойчивых таммовских плазмон-поляритонов для беззеркальных лидаров и интеллектуальных телекоммуникаций».
Руководитель – д.ф.-м.н. Тимофеев И.В.

В настоящее время огромный интерес вызывает таммовский плазмон-поляритон – состояние света, локализованное на границе многослойного зеркала, ограниченного метаповерхностью (см. рис.). Такие локализованные состояния позволяют конструировать беззеркальные отклонители светового пучка. Проведенные расчеты показали, что, изменяя приложенное к серебряной нанополосе напряжение, можно управлять фазой отраженной от него световой волны, за счет изменения диэлектрической проницаемости тонкой подложки из прозрачного проводящего оксида либо жидкого кристалла. Таким образом появляется возможность создания управляемых дифракционных решеток, период которых определяется количеством нанополос с разным прикладываемым напряжением. Видно, что изменение периода решетки приводит к значительному (около 30 градусов) изменению углов -1 и 1 порядка дифракции, а несимметричное распределение фазы вдоль метаповерхности позволяет добиться удвоения разрешения предложенного устройства.

Рис. Схематический вид структуры (а); распределение интенсивности в дальнем поле в случае симметричного (b) и несимметричного (с) распределения фазы вдоль метаповерхности

1. Zhou Z.-X., Ye M.-J., Yu M.-W., Yang J.-H., Su K.-L., Yang C.-C., Lin C.-Y., Babicheva V.E., Timofeev I.V. and Chen K.-P. Germanium Metasurfaces with Lattice Kerker Effect in Near-Infrared Photodetectors // ACS Nano, (2022). DOI: 10.1021/acsnano.1c11326 (Impact Factor WoS/SJR – 15.881/16.242, Q1).
2. Bikbaev R.G., Maksimov D.N., Chen K.-P. and Timofeev I.V. Double-Resolved Beam Steering by Metagrating-Based Tamm Plasmon Polariton // Materials (Basel) 15, 6014 (2022). DOI: 10.3390/ma15176014 (Impact Factor WoS/SJR – 3.623/3.682, Q1).

СПИНОВАЯ ДИНАМИКА И ОБМЕННЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В РЕДКОЗЕМЕЛЬНОМ ОРТОФЕРРИТЕ TbFeO₃

 Проект государственного задания № FWES-2021-0033 «Новые функциональные магнитные материалы и
гибридные структуры. Поиск, синтез, исследование».
Руководитель – д.ф.-м.н. Балаев Д.А.

Исследование фундаментальных свойств конденсированных сред является основополагающим процессом при создании перспективных материалов современной микроэлектроники. Одними из таких материалов могут выступать редкоземельные ортоферриты с общей химической формулой RFeO₃, где R – редкоземельный ион, поскольку в них наблюдается существование различных магнитных фаз в магнитных подсистемах иона Fe³⁺ и R³⁺, а также их изменения под действием температуры. При таких переходах направление суммарного магнитного момента подсистемы изменяется и в монокристаллах RFeO₃ наблюдается спин-переориентационный переход. В данной работе методом оптической зонной плавки выращен монокристалл TbFeO₃ и получены экспериментальные спектры неупругого рассеяния нейтронов вдоль всех кристаллографических осей. Основываясь на полученных данных, определены различные константы взаимодействия и установлена их связь с макроскопическим параметрами TbFeO₃. Получены операторы Стивенса (B_l^m) необходимые для расчета гамильтониана редкоземельной подсистемы. На рисунке (а) приведены данные неупругого рассеяния нейтронов и расчет магнонной дисперсии подсистемы Fe³⁺ иона в приближении линейной спин-волновой теории, на рисунке (b) – сравнение экспериментальных и рассчитанных намагниченностей вдоль различных кристаллографических направлений.