Предложен и реализован новый физический принцип детектирования электромагнитного излучения в субтерагерцовом диапазоне частот, основанный на плазменном механизме фото-отклика системы двумерных электронов в полупроводниковых гетероструктурах. В структурах с периодическим потенциалом рассеяния обнаружено явление многолучевой интерференцией плазменных волн, приводящее к образованию щелей в спектре плазменного кристалла. На этом принципе созданы элементы плазменной оптики – брэгговские зеркала и резонаторы. В результате изготовлены детекторы, которые работают на механизме плазменного фото-отклика и позволяют проводить спектральный анализ падающего излучения с рекордным быстродействием (100 пс), высокой чувствительностью и квантовым выходом (5-10%), узкой спектральной селективностью (1 ГГц). Детекторы сохраняют свои характеристики вплоть до температур 150-200 К. (ИФТТ РАН)
Впервые сформированы углеродные нанооболочки из графена толщиной в 1 монослой. Предложенный и реализованный метод формирования основан на механическом отсоединении от графитовой подложки моноатомных слоев с помощью иглы атомно-силового микроскопа, двигающейся перпендикулярно атомным ступеням на поверхности подложки графита. Сформированы цилиндрические, конусообразные и гофрированные проводящие нанооболочки с характерными размерами от 1 нм до 50 нм. (ИФП СО РАН)
Продемонстрирована возможность легирования графена в широком диапазоне концентраций с помощью различных газов без ухудшения подвижности носителей тока. При этом, молекулы NO2, H2O и I2 являются акцепторами, а NH3, CO и C2H5OH – донорами. Изготовлены прототипы газовых датчиков на основе графена, которые обладают экстремальной чувствительностью к различным газам, позволяющей регистрировать ступенчатые изменения сопротивления при адсорбции или десорбции даже одной молекулы. (ИПТМ РАН)
В экспериментах по созданию компактного лазерного-плазменного ускорителя электронов на базе петаваттного фемтосекундного лазерного комплекса получены пучки электронов с энергией более 200 МэВ при разбросе по энергиям на уровне 10% и по углам 0.2 градуса. Ускорение осуществляется на трасе длиной 1 мм в газовой мишени, что соответствует возбуждению ускоряющих электрических полей в плазме с величиной более 2 ГэВ/см, на три порядка превосходящей максимально возможные значения в традиционных линейных ускорителях заряженных частиц. Полученные пучки представляют интерес для создания компактных лазеров на свободных электронах и новых приложений в лучевой терапии. (ИПФ РАН)
Предложена и экспериментально реализована эффективная схема генерации терагерцового излучения фемтосекундными лазерными импульсами в сэндвич-структуре с тонкой нелинейной сердцевиной (LiNbO3) и обкладками из материала с малым поглощением на терагерцовых частотах (Si). Механизм генерации – черенковское излучение терагерцовых волн в обкладках движущейся в сердцевине нелинейной поляризацией, наводимой при оптическом выпрямлении лазерных импульсов. В эксперименте достигнута рекордная на сегодняшний день эффективность оптико-терагерцовой конверсии ~ 0,12%. Созданный источник может быть использован для широкополосной терагерцовой спектроскопии, а также терагерцовой визуализации и томографии в системах контроля и безопасности. (ИПФ РАН, ИСАН)
Обнаружен новый режим оптического разряда в конденсированных средах – волна графитизации алмаза в остросфокусированном луче фемтосекундного лазера. На базе этого явления предложен и экспериментально реализован не имеющий аналогов лазерный метод объемного микро- и наноструктурирования алмаза. В объеме моно- и поликристаллического алмаза получены графитизированные проводящие каналы длиной до 1 мм, диаметром от десятков до долей микрона со скоростью формирования до 30 нм/импульс. Показано, что при выходе таких каналов на поверхность образцов лазерно-графитизированный материал может быть удален химическим травлением, что позволяет создавать внутри алмаза полые структуры. Предложенный метод представляет значительный интерес для развития алмазной электроники. (ИОФ РАН)