| Аннотация |
Современные рентгеновские спектроскопические методы, использующие резонансное неупругое рассеяние (RIXS) и резонансное оже-рассеяние (RAS), являются мощными инструментами для изучения вещества, подходящими для многих современных приложений. За последние десятилетия эти методы достигли огромного прогресса в понимании и управлении ядерной динамикой на фемто- и пикосекундных временных масштабах. В настоящее время одной из ключевых задач является мониторинг существенно более быстрой электронно-ядерной динамики, включая спиновую динамику, на фемто- и аттосекундных диапазонах. Это направление исследований диктуется практически важными приложениями в физике поверхностей, устройствах хранения энергии, высокотемпературных сверхпроводниках, материаловедении, химии и биохимии. Особую роль перенос заряда играет в биологии и медицине в таких процессах, как восстановление ДНК и мутагенез, передача нервного сигнала, антиоксидантная защита, действие лекарственных препаратов, старение и развитие дегенеративных заболеваний.
Несмотря на очевидную актуальность методов RIXS и RAS, используемые в настоящее время источники коротких рентгеновских импульсов, такие как HHG (генерация высоких гармоник) и XFEL (лазер на свободных электронах), имеют ряд существенных ограничений в изучении сверхбыстрой динамики. В частности, источники HHG работают только в мягком рентгеновском диапазоне, а XFEL пока не позволяет генерировать импульсы RIXS. Альтернативный спектральный метод изучения сверхбыстрой динамики, ранее предсказанный нашей группой, основан на длительности рассеяния рентгеновских лучей, контролируемой отстройкой частоты фотона от пика поглощения, что позволяет решить эту проблему. Это уникальное свойство RIXS и RAS позволяет проводить исследования сверхбыстрой аттосекундной динамики не только на источниках HHG, но и на традиционных синхротронных источниках.
В данном проекте мы предлагаем использовать динамическое резонансное рентгеновское рассеяние с контролируемой длительностью рассеяния путем изменения отстройки от остовно-возбужденного состояния для изучения электронной динамики в различных физико-химических процессах, включая перенос заряда и спиновую динамику. В частности, мы планируем проводить исследования в трех направлениях, имеющих широкий прикладной потенциал для развития современных технологий: 1) динамика переноса заряда (CT), 2) нелокальное оже-рассеяние и 3) динамика спин-флип переходов.
В первой части проекта мы планируем разработать общую динамическую теорию процессов RIXS и RAS, которая позволит нам напрямую извлекать время CT из экспериментальных данных. В исследованиях второй части проекта, связанных с нелокальным RAS, мы планируем изучить эффект gerade-ungerade расщепления остовной оболочки (core-shell) на спектры резонансного Оже рассеяния. Особое внимание будет уделено практически неизученной проблеме - правилам отбора по четности в RAS, а также динамике нелокального RAS: нелокальную природу рассеяния планируется исследовать с помощью измерений с временным разрешением, позволяющих наблюдать временные биения зондирующего сигнала. В третьей части проекта мы рассмотрим RIXS через промежуточное остовно-возбужденное состояние с дыркой в остовной 2p оболочке, имеющей сильное спин-орбитальное (SO) взаимодействие, создающее SO электронный волновой пакет (когерентную суперпозицию синглетного (S) и триплетного (T) состояний). Управление динамикой триплетного канала рассеяния позволит изучать динамику спиновых степеней свободы, что особенно важно при изучении магнитных свойств различных материалов, например, комплексов переходных металлов. Мы планируем разработать общую теорию описываемых явлений, связанных со спиновыми степенями свободы, и применить ее к атомам, молекулам, а также к конденсированной фазе, где мы планируем изучать динамику спиновых волн (магнонов) в комплексах переходных металлов, возбуждаемых сильными SO-взаимодействиями в остовно-возбужденном состоянии.
|
| 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;
|
