Пресс-центр

18.12.2018

Ученый совет утвердил важнейшие результаты 2018 года


1. Оптимальная схема генерации чистых однофотонных состояний в системе связанных кольцевых микрорезонаторов.

Руководитель: А.А. Калачев (КФТИ ФИЦ КазНЦ РАН)
Исполнители: И.Н. Чуприна (КФУ), Н.С. Перминов (КФТИ ФИЦ КазНЦ), Д.Ю. Таранкова (КНИТУ-КАИ)

Развита теория спонтанного четырёхволнового смешения в системе кольцевых микрорезонаторов, один из которых используется для генерации коррелированных пар фотонов, а остальные – для селективного по частоте ввода/вывода излучения. Определены оптимальные параметры системы, позволяющие генерировать пары фотонов без спектральной корреляции, что соответствует приготовлению чистых однофотонных состояний (спектрально ограниченных однофотонных импульсов). Результаты работы открывают возможность создания качественных интегральных однофотонных источников с оповещением, необходимых для реализации оптических квантовых вычислений.

  п 
 

Схема интегрального однофотонного источника (слева) и двухфотонные спектральные амплитуды (справа), соответствующие ненулевой (а) и нулевой (б) частотной корреляции между фотонами (ws (wi) - частота сигнального (холостого) фотона, k - спектральная ширина линии резонатора). Последнее достигается при оптимальном соотношении параметров однофотонного источника. 

Публикации: 

I.N. Chuprina, N.S. Perminov, D.Yu. Tarakanova, A.A. Kalachev. Generating pure single-photon states via spontaneous four-wave mixing in a system of coupled microresonators // Laser Physics Letters, 15, 105104 (2018).
Направление ПФНИ РАН: II. Физические науки, направление 10.



2. Мёссбауэровский метод измерения субангстремных смещений тонких пленок 

Исполнители: Р,Н, Шахмуратов (КФТИ, ФИЦ, КазНЦ РАН), Ф.Г. Вагизов (Казанский Федеральный университет)

Приведены первые результаты измерений распределения амплитуды колебаний тонкой пластины вдоль ее поверхности с помощью методов мёссбауэровской спектроскопии. Для измерений использовалось гамма-излучения Co-57 с длиной волны 86 пм (0.86 ангстрем). Фольга нержавеющей стали толщиной 25 мкм была использована в качестве исследуемого образца. Колебания возбуждались с помощью полимерного пьезопреобразователя (См. Рис. 1). При умеренных значениях подаваемого напряжения измеренная амплитуда колебаний не превышала 50 пм. Точность измерений распределения амплитуды колебаний фольги вдоль ее поверхности составила 3 - 6 пм (См. Рис. 2). Этот метод предлагается использовать для создания стандартов механических смещений, которые могут быть использованы для калибровки туннельных микроскопов.


II. Физические науки, направление 08. Тема (№ 0217-2018-0005


   







   

Публикация:

Р.Н. Шахмуратов, Ф.Г. Вагизов / Мёссбауэровский метод измерения субангстремных смещений тонких пленок / принята к публикации в Письма в ЖЭТФ - 2018. - Т.108. - Вып. 11. - С.785-789. DOI: 10.1134/S0370274X18230108



3. Прецизионное измерение сдвигов оптических частот во внешнем поле по биениям света во время излучения импульса фотонного эха

Исполнители: В.Н. Лисин, А.М. Шегеда, В.В. Самарцев (КФТИ ФИЦ КазНЦ РАН)

Предложен, протестирован и применен новый спектроскопический метод прецизионного измерения расщеплений оптических линий в магнитном или электрическом полях. Этот метод заключается в том, что приложение импульса слабого магнитного или электрического поля во время излучения фотонного эха вызывает расщепление частот оптических переходов активных ионов, что приводит к биению излучаемого ими света. Как следствие, временная форма импульса фотонного эха изменяется: модулируется. Частота модуляции равна расщеплению оптической линии в поле магнитного (электрического) импульса, если импульс прямоугольный. Если импульс внешнего поля отличается от прямоугольного, то значение спектроскопических параметров ионов определяется площадью внешнего импульса между двумя ближайшими минимумами сигнала эха. Таким способом была впервые измерена скорость изменения псевдо-Штарковского расщепления с ростом электрического поля линии 4I15/2 -> 4F9/2 иона Er3+ в Y2SiO5, измерены магнитные моменты оптически активных ионов в основном и возбужденном состояниях с точностью, сравнимой с ЭПР. Впервые измерен магнитный момент иона Er3+ в LuLiF4 в возбужденном состоянии 4F9/2. На рисунке приведены формы эха до (off) и после (on) действия электрического импульса (EF) в Er3+ : Y2SiO5

II. Физические науки, направление 08, тема
     

Публикации:

В.Н. Лисин, А.М. Шегеда, В.В. Самарцев. Биения света во время фотонного эха: наблюдение и применение. Известия РАН, серия физическая, 2018, том 82, №12, с. 1723 – 1726


Наиболее значимые результаты КФТИ ФИЦ КазНЦ РАН , выпоняемые в рамках государственного задания


1. Управление квазиоднородными магнитными состояниями в частицах с конфигурационной анизотропией формы.

Руководитель: Бухараев А.А.
Исполнители: Бизяев Д.А., Чукланов А.П., Нургазизов Н.И., Ханипов Т.Ф. Лаборатория физики и химии поверхности КФТИ ФИЦ КазНЦРАН

Получены упорядоченные структуры из субмикроных частиц пермаллоя (Py) с конфигурационной анизотропией формы. При помощи магнитно-силового микроскопа (МСМ) изучались процессы перемагничивания трех типов треугольных частиц, которые отличались различной степенью прогиба боковых сторон. Проведенные исследования показали, что прогиб сторон треугольника приводит к появлению в частицах стабильных при комнатной температуре квазиоднородных состояний намагниченности (рис.1). Показано, что переключать намагниченность частицы из одного состояния в другое можно внешним магнитным полем, что делает такие частицы перспективными для создания на их основе магнитных ячеек памяти, которые могут хранить не один, а несколько бит информации. 



Структура намагниченности в треугольных частицах до (а) и после (б) переключения внешним магнитным полем и соответствующие им магнитно-силовые изображения (в) и (г). 

Публикации:

  1. D A Bizyaev, A A Bukharaev, V V Chirkov, A P Chuklanov, T А Khanipov, N I Nurgazizov / Investigation by MOKE and MFM of the domain structure transformation under mechanical deformations in permalloy microparticles // Journal of Physics: Conf. Series 1068 (2018) 012004 (1-5) doi :10.1088/1742-6596/1068/1/012004 
  2.  D. A. Bizyaev, A. A. Bukharaev, A. P. Chuklanov, and N. I. Nurgazizov / Magnetization Reversal of Permalloy Microparticles with the Configuration Anisotropy by Magnetic-Force Microscopy // Physics of the Solid State, (2018), Vol. 60, No. 11, pp. 2194–2199. DOI: 10.1088/1742-6596/1068/1/012004   
  3. Бухараев А. А., Звездин А. К., Пятаков А. П., Фетисов Ю. К. / Стрейнтроника — новое направление микро-, наноэлектроники и науки о материалах // УФН, (2018) Т.188, № 12 DOI: 10.3367/UFNr.2018.01.038279 
II. Физические науки, направление 08, тема (№ 0217-2018-0004)

2. Развитие последовательной теории эффекта насыщения спектров магнитного резонанса с учетом спектральной диффузии

Руководитель:
К.М. Салихов
Исполнители: М.М. Бакиров, Р.Т. Галеев, И.Т. Хайруждинов

Впервые развита последовательная теория насыщения спектров ЭПР парамагнитных частиц со спином ½ с учетом спектральной диффузии, вызванной спиновым обменом и химическим обменом. Получена форма спектра ЭПР для произвольного распределения резонансных частот спинов.

Проведен детальный анализ эффекта насыщения для двух модельных систем: системы с двумя частотами и системы с гауссовым распределением частот. Впервые теоретически показано, что в условиях насыщения спектров СВЧ поле не только уширяет, но также изменяет частоту резонансов коллективного движения спинов. Также теория предсказывает, что в насыщающих СВЧ полях явление обменного сужения спектров наступает при более высокой скорости спектральной диффузии по сравнению с ситуацией, когда спектр наблюдается в условиях линейного отклика. Для изученных модельных систем найдено условие обменного сужения спектров в условиях эффекта насыщения.

Предложены алгоритмы для определения времени спин-решеточной релаксации из анализа спектров ЭПР в условиях насыщения спектров при наличии спектральной диффузии.

Экспериментально исследован эффект насыщения спектра ЭПР растворов нитроксильного радикала ТЕМПОЛ, одного из типичных спиновых зондов, которые широко применяются в химии и биофизике. Детальный анализ полученных экспериментальных данных проведен на основе общего выражения для формы спектров ЭПР при произвольных мощностях СВЧ поля, которое было получено в нашей работе. Для изученной системы из анализа эффекта насыщения спектра было определено время спин-решеточной релаксации. Полученное время хорошо согласуется со временем спин-решеточной релаксации для ТЕМПОЛа, полученным импульсным методом. 

Публикации: 

  1. K.М. Salikhov. Features of the Spectrum Saturation Effect When the Spectral Diffusion Operates: System with Two Frequencies. Applied Magnetic Resonance, v.49, N11, 1417-1430 (2018)
    DOI:10.1007/s00723-018-1074-2) 

  2. К.М. Салихов, И.Т. Хайруждинов. Теоретическое исследование эффекта насыщения спектра ЭПР с учетом спектральной диффузии в системе с гауссовским распределением резонансных частот спинов. ЖЭТФ, 155, выпуск 3(принята в печать)


II. Физические науки, направление 08 

Наиболее значимые результаты института, имеющие инновационный потенциал с указанием конкретных сфер возможного использования


Опытный образец скважинного прибора для измерения диэлектрических характеристик пластового флюида

Исполнители: Я.В. Фаттахов, Д.А.Коновалов, А.Р. Фахрутдинов, В.А. Шагалов, Р.Ш. Хабипов, А.Н. Аникин

Разработанный опытный образец скважинного прибора предназначен для измерения диэлектрических характеристик пластового флюида. Процесс измерения заключается в измерении амплитудных и фазовых характеристик высокочастотных колебаний, проходящих через измерительную конденсаторную ячейку заполненную, исследуемым флюидом. Блок-схема прибора представлена на рисунке



Блок-схема скважинного прибора для измерения диэлектрических характеристик пластового флюида. 

Знания о свойствах углеводородов, залегающих в пластах, определяют методы воздействия на пласт при разработке месторождения, а также энергетические возможности залежей и перспективы их разработки. Поэтому точное описание пластовых флюидов имеет существенное значение при подготовке любого проекта добычи углеводородов. Эти знания важны практически на всех этапах проектирования: подсчет запасов, проектирование скважин, интерпретация данных геофизических исследований, контроль за разработкой, транспортировка продукции, охрана окружающей среды.
Разработка опытного образца БИДФ велась в рамках Комплексного проекта «Создание комплекса технических средств и программных продуктов для эффективной разработки залежей нефти в сложнопостроенных карбонатных коллекторах с использованием горизонтальных скважин и гидроразрыва пласта», Постановление Правительства РФ № 218 о создании высокотехнологичных производств (6-я очередь, 2016-2018 г.г.). Проект выполнялся совместно с ТНГ Групп и КФУ.

Публикации:

Коновалов Д.А., Фаттахов Я.В., Фахрутдинов А.Р, Шагалов В.А.,   Хабипов Р.Ш., Аникин А.Н. Скважинный прибор для измерения диэлектрических характеристик пластового флюида. . Научное приборостроение. №1, 2019.



Возврат к списку