Физика атомов и молекул

Образовательная часть состоит из трех основных блоков:

1. дисциплины гуманитарного цикла;
2. фундаментальные общеобразовательные дисциплины физико-математического цикла;
3. дисциплины специализации.

В первый блок включены курсы: философские вопросы естествознания, история и методология физики, иностранный язык, современные методы преподавания физики.

Второй блок состоит из курсов, формирующих профиль направления «Физика»: современные методы математики, современные проблемы физики, программирование и вычислительные методы в физике.

Дисциплины третьего блока выбираются магистрантами совместно с научными руководителями в соответствии с избранной программой магистерской подготовки.

Третий блок дисциплин предусматривает возможность выбора студентами конкретных курсов, однако, обязательно включает базовые курсы магистерской и семинар-практикум по соответствующим специальным дисциплинам.

Третий блок обеспечивает реализацию отдельной магистерской программы и конкретную специализацию магистранта. Эта специализация может быть выбрана из следующих направлений

Нанооптика и спектроскопия наноструктур.

Развиваются теоретические и экспериментальные методы сканирующей ближнеполевой оптической микроскопии, позволяющие исследовать оптические свойства микро- и наноструктур со сверхвысоким пространственным разрешением >10 нм. Эффект гигантского усиления электромагнитного поля близи наноразмерного металлического зонда даёт возможность реализовать режим спектроскопии одной молекулы. Ближнеполевая спектроскопия комбинационного рассеяния используется для недеструктивного локального химического анализа исследуемых объектов (нанотрубки, фуллерены, тонкие композитные плёнки и др.) в нанометровой шкале на воздухе при нормальных условиях. Экспериментально изучаются ближнеполевые нелинейные оптические процессы (КАРС, генерация высших гармоник и др.). Теоретически исследуется возможность использования лазерных ловушек для захвата металлических наночастиц в жидких средах. Проводятся исследования по изучению поверхностных плазмонов, которые используются в ближнеполевой оптической нанолитографии. С помощью спектроскопии гэп-мод исследуется возможность получения субзондового пространственного разрешения. Методами атомно-силовой микроскопии и микроскопии латеральных сил исследуются упругие и адгезионные характеристики микро- и нанообъектов на воздухе и в жидкой среде с целью получения новых данных о межмолекулярном взаимодействии органических, биоорганических, полимерных соединений и биологических структур (клеток крови и тканей). Теоретические исследования фотонных кристаллов направлены на изучение механизмов формирования фотонных запрещённых зон в различных матрицах и взаимодействия света с моделируемыми нанообъектами.

Квантовая динамика и квантовая оптика.

Развиваются методы квантовой динамики, позволяющие описывать эволюцию квантовых систем, взаимодействие которых является нелокальным во времени. Исследуется связь между нелокальностью взаимодействия и квантовым парадоксом (эффектом) Зенона. Проводятся исследования квантово-электро-динамических эффектов в атомных спектрах и квантовой динамики атомных систем, взаимо-действующих с полем излучения и окружением. С использованием методов квантовой электродинамики и квантовой оптики исследуется "одевание" состояний атомов полем интенсивного лазерного излучения и лэмбовский сдвиг линий спектра Моллоу. Развиваются новые методы эффективной квантовой теории поля, открывающие новые возможности для построения теории ядерных сил, теории взаимодействия квантового поля излучения с интенсивным внешним полем, теории мюонных атомов и изучения структуры вакуума в полях ядер со сверхкритическим зарядом. Проводятся исследования спонтанного излучения атомов и динамики фотонов, находящихся в фотонных кристаллах.

Атомная и молекулярная спектроскопия

Методами колебательной спектроскопии изучается динамика и структура молекул в конденсированной фазе. По инфракрасным спектрам поглощения исследуется конформационная подвижность, связанная с внутренним вращением молекул. Анализируется влияние различных сред на термодинамические параметры конформа-ционных равновесий. Изучается конформационная подвижность низкомолекулярных соединений в полимерных матрицах, что позволяет анализировать релаксационные переходы и распределение свободного объема в стеклообразных полимерах, предназна-ченных для газоразделительных мембран, защитных оболочек и слоев. Выполняются исследования по изучению формы спектральных линий излучения неравновесных газов и пылевой плазмы.

Математическая обработка спектроскопического эксперимента

Разрабатываются новые подходы и методы математической обработки и интерпретации результатов эксперимента. Создан ряд алгоритмов по исследованию сложных сигналов и изображений на основе спектрального и полиспектрального анализа, вейвлет-анализа, методов фрактального анализа и нелинейной динамики, нейронных сетей. Комплекс программ на основе систем компьютерной математики позволяет решать прямые и обратные задачи прикладной спектроскопии с особенностями (фрактальный шум, перемежаемость, дробно-степенные тренды, пропуски в данных и др.).

Когерентная и нелинейная оптика

Основные направления научных разработок: оптическая эхо-спектроскопия, фотонная спектроскопия примесных кристаллов, импульсная оптическая и акустическая когерентная спектроскопия, новые физические принципы оптической обработки информации, оптическое сверхизлучение и другие коллективные явления в твёрдых телах и газах, разработка физических принципов оптической фазовой памяти и квантовых компьютеров, четырёхмерная оптическая и акустооптическая голография, лазерное охлаждение твердых тел и разработка оптических рефрижераторов, исследование физических принципов гамма-оптики и гамма-лазеров. Одними из наиболее значимых результатов исследований в последние годы являются работы по фемтосекундной эхо-спектроскопии легированных полимерных плёнок.

Магистерская программа «Физика атомов и молекул» содержит следующие дисциплины:

• Нанофизика
• Нелинейные динамические системы, хаос и фракталы
• Современные методы математической обработки эксперимента
• Квантовая физика
• Взаимодействие электромагнитного поля с атомами и наноструктурами
• Наноматериалы
• Микроскопия наноструктур
• Нанофотоника
• Квантовая оптика
• Спектроскопия межмолекулярных взаимодействий
• Фемтосекундная лазерная спектроскопия
• Оптические методы обработки информации
• Кооперативные и когерентные явления
• Фотонные кристаллы