Фотонные резонансы в мета-системах с хиральными средами: новые подходы к оптической дискриминации
| Название НИОКТР | Фотонные резонансы в мета-системах с хиральными средами: новые подходы к оптической дискриминации |
|---|---|
| Аннотация | Хиральность - распространенное геометрическое явление, играющее ключевую роль в органической и биохимии. Действуя на биологический рецептор, противоположные энантиомеры одной и той же молекулы могут вызывать совершенно различные реакции, например запах или вкус. Поэтому важно иметь в распоряжении эффективные способы разделения различных энантиомеров хиральных молекул и обнаруживать их конформные преобразования. Эта способность еще более важна для фармацевтики, где противоположный энантиомер лекарственной молекулы может быть высокотоксичным. Взаимодействие света с круговой поляризацией с хиральными материалами приводит к известному эффекту кругового дихроизма - явления, которое лежит в основе большого числа методов оптического различения молекулярных энантиомеров. Несмотря на то, что многие химические и прежде всего органические вещества обладают хиральностью, как правило, связанные с отсутствием зеркальной симметрии оптические эффекты в них крайне слабы. Именно по этой причине, для определения типа молекул оптическими средствами и требуется проектирование специальных, специфических оптических устройств, которые способны усиливать соответствующие эффекты. Целью данного проекта является всестороннее теоретическое исследование взаимодействия хиральных молекул с хиральными оптическими резонаторами в режимах слабой и сильной связи (включая исследование вакуумных состояний электромагнитного поля в хиральных наноструктурах), разработка элементов для таких резонаторов, разработка сопутствующих теоретических и численных методов. В качестве резонаторов мы будем использовать хорошо зарекомендовавшие себя периодические метеповерхности и фотоннокристаллические слои. В качестве основного инструмента для исследования оптических свойств таких объектов будет использоваться Фурье-модальный метод. Насколько нам известно, в литературе отсутствуют публикации, в которых излагается обобщение Фурье-модального метода на случай веществ с ненулевым макроскопическим коэффициентом хиральности, и поэтому такое обобщение представляет собой одну из задач проекта. При помощи разработанного метода мы планируем помещать вещество с ненулевым коэффициентом хиральности в пучности резонансов фотоннокристаллических слоев и фабри-перо резонаторов с ненулевым коэффициентом хиральности поля и исследовать возможность детектирования хиральности молекул на основе оптических спектров отражения и пропускания в дальнем поле. Также мы планируем применить микроскопические численные методы, основанные на возбуждении периодических структур при помощи внешнего тока, для гомогенизации хиральных трехмерных метаматериалов. Это позволит нам найти эффективные тензора хиральности, диэлектрической проницаемости и магнитной восприимчивости и оценить область применимости модели эффективной среды, в которой можно пренебречь вкладом высоких мультипольных моментов, а также нелокальностью высоких порядков. Наконец, мы планируем изучение энергии Казимира хиральных систем. С использованием разработанной ранее теоретической модели асимметричных хиральных резонаторов, будет исследовано образование хиральных поляритонов посредством взаимодействия таких оптических мод с хиральными молекулами (энантиомерами), и изучение влияния сильной связи между резонатором и молекулой на квантово-механическое вакуумное состояние взаимодействующей структуры. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 21000.0 |
| Дата начала | 2025-05-29 |
| Дата окончания | 2027-12-31 |
| Номер контракта | 25-12-00454 |
| Дата контракта | 2025-05-29 |
| Количество отчетов | 1 |
| УДК | 535.343.2 |
| Количество просмотров | 4 |
| Руководитель работы | Дьяков Сергей Александрович |
| Руководитель организации | Романова Дарья Александровна |
| Исполнитель | АВТОНОМНАЯ НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СКОЛКОВСКИЙ ИНСТИТУТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ" |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-11-06 08:56:32 UTC, 2025-11-06 08:56:32 UTC |
| ОКПД | Нет |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | нанофотоника; дифракция; хиральность; эффект Казимира; фотоннокристаллический слой; многослойные структуры; Фурье-модальный метод |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование; Поисковое (ориентированные фундаментальные) исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 29.31.21 - Оптика твердых тел |
| OECD | — |
| OESR | Оптика (включая лазерную оптику и квантовую оптику) |
| Приоритеты научно-технического развития | а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта; |
| Регистрационные номера | — |