Кафедра фундаментальной и прикладной физики микро- и наноструктур предлагает для студентов широкий выбор научных тематик.
Каждая лаборатория ЦМН специализируется на конкретных направлениях исследований, но в то же время одновременно все лаборатории тесно взаимодействуют друг с другом, что позволяет взглянуть на любую задачу с различных научных перспектив.
Лаборатория топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах, Голубов А.А. (МФТИ)
Основные направления исследований лаборатории:
- Топологические квантовые системы на основе нанокристалов (реализация и изучение баллистических структур сверхпроводник/топологический изолятор, сочетающих сверхпроводящие и топологическиесвойства, с акцентом на нелокальные эффекты в таких системах).
- Синтез нанокристалов (реализация роста монокристалов топологических изоляторов на устройстве, разработанном струдниками центра).
- Андреевский бильярд (исследование топологической сверхпроводимости, с возможностью реализации баллистического режима)
- Локальная спектроскопия (изучение локальных структурных и электронных свойств новых материалов и мезоскопических устройств на их основе).
- Гибридные сверхпроводящие структуры сверхпроводник/топологический изолятор (поиск топологически защищенных квантовых состояний, фермионов Майораны, в топологических системах на основе гибридов топологический изолятор-сверхпроводник и нанопроволока с сильнымспин-орбитальным взаимодействием - сверхпроводник).
- Допированные сверхпроводящие топологические изоляторы (изучение взаимосвязи нетривиальной сверхпроводимости и магнетизма; создание джозефсоновских контактов на основе необычных сверхпроводников).
Лаборатория фотоэлектронной спектроскопии квантовых функциональных материалов, Фролов А.С. (МФТИ):
Основные направления исследований лаборатории:
- Фотоэмиссионная спектроскопия, в том числе с угловым и спиновым разрешением, материалов с поверхностно-обусловленными функциональными свойствами.
- Исследование свойств поверхностных состояний магнитных топологических изоляторов (изучение электронной, атомной и магнитной структуры новых квантовых материалов- магнитных топологических изоляторов; изучение локального распределения плотности состояний на поверхности с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ) и спектроскопии).
- Синтез монокристаллов новых функциональных квантовых материалов методами кристаллизации из газовой и жидкой фазы. Исследование взаимосвязи состава, структуры и свойств.
- Изучение электронно-транспортных явлений в гибридных структурах на основе магнитных и немагнитных топологических изоляторов.
Лаборатория спиновых явлений в сверхпроводниковых наноструктрурах и устройствах, Бобкова И.В. (МФТИ):
Основные направления исследований лаборатории:
- Исследование связанной динамики сверхпроводящего и магнитного состояний в гетероструктурах сверхпроводник/ферромагнетик, сверхпроводник/антиферромагнетик, топологический сверхпроводник/магнетик (исследование взаимодействия гибридных сверхпроводящих систем с квантовыми электромагнитными полями, такими как фононы и магноны. Исследования в данной области направлены на разработку высокодобротных чувствительных элементов, обладающих быстрым селективным откликом на малые концентрации целевого газа, совершенствование существующих газочувствительных элементов и поиск новых материалов, например, газогирохромных).
- Антиферромагнитная спинтроника в сверхпроводящих гетероструктурах (исследование перспектив включения антиферромагнетиков в область сверхпроводниковой спинтроники). Несмотря на тот факт, что антиферромагнитная спинтроника в настоящий момент чрезвычайно активно развивается, предлагаемое нами направление практически совсем не изучено. В то же время оно выглядит весьма привлекательным и перспективным для исследования благодаря многочисленным преимуществам антиферромагнетиков (показывают устойчивость к воздействиям паразитных магнитных полей, не генерируют поля рассеяния, демонстрируют сверхбыструю динамику, а также проявляют сильные магнитотранспортные эффекты), а также в силу наличия уже имеющихся результатов, которые показывают, что эффект близости с антиферромагнетиком приводит к фундаментальным изменениям сверхпроводящего состояния.
- Эффекты близости и джозефсоновские эффекты в гетероструктурах сверхпроводник/магнетик (теоретические расчеты эффекта близости, джозефсоновского эффекта и неравновесного транспорта в бислоях сверхпроводник/магнетик и джозефсоновских контактах через магнитную слабую связь).
- Теория эффектов близости в квази-2D и ван-дер-ваальсовых гетероструктурах сверхпроводник/магнетик (предполагается изучение особенностей эффекта Джозефсона в контактах через квази-2D магнетики и в контактах на основе vdW гетероструктур через магнитную слабую связь. Также планируется изучение эффекта близости в 2D и vdW гетероструктурах сверхпроводник/магнетик).
Лаборатория сверхпроводящих и квантовых технологий, Столяров В.С. (ВНИИА им.Н.Л. Духова):
Основные направления исследований лаборатории:
- Сверхпроводящие и квантовые системы (разработка, реализация и исследования физических свойств сверхпроводящих квантовых устройств).
- Сверхпроводящая цифровая электроника (разработка, реализация и исследования сверхпроводящих цифровых устройств).
- Сверхпроводящие нейроморфные системы (поиск решений для реализации аналоговых систем в интересах создания нейросетей).
- Топологические квантовые явления (поиск и разработка новой элементной базы на основе топологически защищенных квантовых состояний).
Лаборатория оптики, Барышев А.В. (ВНИИА им. Н.Л. Духова):
Основные направления исследований лаборатории:
- Газохромные и газогирохромные эффекты для оптических газовых сенсоров (исследования в данной области направлены на разработку высокодобротных чувствительных элементов, обладающих быстрым селективным откликом на малые концентрации целевого газа, совершенствование существующих газочувствительных элементов и поиск новых материалов, например, газогирохромных).
- Волноводные кольцевые резонаторы для оптических приложений (изолятор, гироскоп, сенсор)
- Взаимодействие оптических материалов с лазерным излучением: искусственные микро- и наноструктуры (ключевым направлением в исследовании взаимодействия оптических материалов с лазерным излучением является изучение процессов фотоиндуцированных изменений в них, приводящих как изменению их физических свойств, так и структурных трансформаций, а создание искусственных микро- и наноструктур имеет большой потенциал для совершенствования оптико-электронных устройств).
- Метаповерхности и магнитооптические резонаторы на основе периодических многослойных структур (исследования по данной теме направлены на разработку нового класса метаповерхностей, магнитооптических резонаторов, других функциональных элементов для оптических приложений и изучение фундаментальных свойств искусственных наноструктур с различными дизайнами).
Лаборатория физики микро- и наноструктур, Погосов В.В. (ВНИИА им. Н.Л. Духова):
Основные направления исследований лаборатории:
- Разработка квантовых алгоритмов для шумных квантовых компьютеров промежуточного масштаба (проведение комплексных теоретических и экспериментальных работ по реализации квантовых алгоритмов на реальных квантовых компьютерах и симуляторах таких компьютеров).
- Квантовая оптика на сверхпроводниковых структурах (проведение теоретических исследований различных явлений из области квантовой оптики, которые могут быть реализованы с помощью сверхпроводниковых квантовых цепей).
- Теория сверхпроводимости в магнитных топологических изоляторах (изучение эффектов сверхпроводимости в различных структурах на основе топологических изоляторов -гетероструктур на основе антиферромагнитных топологических изоляторов и сверхпроводников; особенностей необычной сверхпроводимости в допированных топологических изоляторах).
- Фейнмановские диаграммы, континуальный интеграл, ренормгруппа и другие методы квантовой теории поля в исследованиях современных микро- и наноструктур (бозе-конденсация экситонных поляритонов в полупроводниковой квантовой яме, погруженной в оптическую микрополость; фотонный бозе-конденсат в качестве источника терагерцового излучения; аналоговое квантовое моделирование спиновых систем, в частности, спиновых стекол; использование квантового материала для генерации квантовых состояний света.)
Лаборатория терагерцевой спектороскопии, Горшунов Б.П. (МФТИ):
Основные направления исследований:
- Исследование природы коллективных электронных взаимодействий в новых перспективных материалах
- Исследование физических свойств объектов на нано- и суб-нано масштабах
-Терагерцовая спектроскопия биологических молекул, систем и материалов
- Характеризация и диагностика промышленных материалов и структур
- Аппаратура и методика терагерцового диапазона частот - Использование ТГц излучения и его свойств в образовательном процессе
- Дистанционное зондирование и астрофизические исследования в терагерцовом диапазоне