Офіційний веб сайт

Цикл наукових праць "Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами"

р16

 

Автори:

Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л.,Кадан В.М., Малюкін Ю.В.,

Пржонська О.В., Романенко В.І.

 

Представлений Інститутом фізики НАН України.

 

Цикл наукових праць складається із 5 монографій та 100 статей, опублікованих у міжнародних журналах,  загальний індекс цитування  (SCOPUS) – понад  1000,  hіндекс = 14.

Авторами отримано пріоритетні результати із закономірностей розповсюдження ультракоротких світлових імпульсів в ізотропних середовищах, особливостей адіабатичного перенесення населеності в атомно-молекулярних системах в збуджені стани, з нових механізмів багатофотонного поглинання світла і люмінесценції в молекулярних розчинах та кристалічних напівпровідниках, властивостей поверхневих плазмонів в металевих наночастинках в полі ультракоротких лазерних імпульсів, просторово-часовій зміні коефіцієнта поглинання та показника заломлення світла в анізотропних нелінійно-оптичних середовищах.

Авторами встановлено  нові механізми двохфотонного поглинання світла у стани з високою енергією, що дозволяє отримати ≈100% перенесення населеності у збуджені стани.  Зареєстровано «надсвітлові» переміщення максимуму інтенсивності світлових фемтосекундних філаментів в прозорих діелектриках, нове явище – динамічне поляризаційне розщеплення поверхневих плазмонів в наночастинках благородних металів в полі потужних фемтосекундних імпульсів.

Отримані фундаментальні результати відкривають шлях до створення оптичних обмежувачів лазерного випромінювання, швидкодіючих оптичних перетворювачів, перемикачів та плазмонних сенсорів для телекомунікаційних технологій, середовищ для двофотонного об’ємного запису інформації та двофотонних сенсибілізаторів синглетного кисню для лазерної фотодинамічної терапії, нанофотонних технологій, тощо.

 

Захищено понад 4 докторських  та 5 кандидатських дисертацій

Надіслати коментар

Коментарі

В.М.Гранчак

ВІДГУК
на цикл робіт Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л.,Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами”, висунутих на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки за 2011 рік

Ознайомившись з циклом робіт “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами”, висунутих на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки за 2011 рік Інститутом фізики НАН України і присвячених дослідженню взаємодії надкоротких світлових імпульсів з різними агрегатними станами речовини хотілось би відзначити, що ця робота особливо важливо для виявлення процесів нелінійно-оптичних взаємодій надкороткого лазерного випромінювання з матеріалами оптоелектроніки, наноплазмоніки та сенсорної техніки, які не вкладаються в рамки не тільки класичної, але і нелінійної оптики. Так, експериментально показано прояв вимушених двухфотонних переходів з випромінюванням складних органічних молекул і виявлено співіснування вільних та локалізованих екситонів в агрегатах поліметинових барвників. Крім того авторами вперше експериментально і теоретично вивчили спектри ДФП органічних барвників в широкому спектральному діапазоні при дії надкоротких світлових імпульсів та встановили зв’язок їх нелінійно-оптичних властивостей із молекулярною структурою.
Потрібно сказати, що значного успіху представленої роботи сприяло створення Центру колективного користування приладами НАНУ «Лазерний фемтосекундний комплекс» в Інституті фізики НАНУ. Створення такого центру без сумніву дало новий поштовх в наукових дослідженнях і дозволило виконувати їх на світовому рівні із публікацією результатів в провідних міжнародних фізичних журналах. Слід відзначити, що представлені роботи виконувались за останні 10 років та весь час перебували на передньому краю науки і інтенсивно розвивалися, визначаючи нові напрями досліджень.
Хочу підкреслити значну практичну значимість роботи, зокрема, для лазерної фотодинамічної терапії ракових клітин та для практичного застосування в оптичних обмежувачах інтенсивного лазерного випромінювання, а також для оптичних перетворювачів і перемикачів в області телекомунікаційних технологій, тощо. Все це безперечно визначає як великий науковий так практичний інтерес результатів досліджень і на мою думку відповідає самим високим міжнародним стандартам, а автори циклу робіт Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л.,Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. без сумніву заслуговують на присудження їм Державної премії в галузі науки і техніки України.

В.М.Гранчак
провід.наук.співр. Інституту
фізичної хімії ім.Л.В.Писаржевського
НАН України, доктор хімічних наук,
лауреат Державної премії України
в галузі науки і техніки.

Михайленко В. І.

Представлення циклу наукових праць Бондара М.В., Волкова В.І., Дмитрука І.М., Єфімової С.Л., Кадана В.М., Малюкіна Ю.В., Пржонської О.В., Романенка В.І. "Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами" на здобуття Державної премії в галузі науки і техніки є переконливим свідченням успішного розвитку в Україні наукового напрямку досліджень швидкоплинних процесів оптичними методами. Згадані роботи виконано впродовж останніх 10 років, причому багато цікавих результатів отримано зовсім недавно. Цьому, безперечно, сприяло введення в дію Фемтосекундного лазерного центру при Інституті фізик4и НАН України. Результати авторів опубліковані у фахових українських і закордонних журналах з високим імпакт-фактором, що свідчить про їх визнання науковою спільнотою. Серед найбільш важливих результатів, включених до циклу праць, хотів би відзначити: зареєстрована “надсвітлова” швидкість переміщення максимуму густини енергії лазерного імпульсу в режимі самоканалювання в прозорих діелектриках, зміни частоти коливань електронів у металевих наночастинках при опроміненні потужним фемтосекундним імпульсом, співіснування вільних та автолокалізованих електронних збуджень в кластерах молекул ціанінових барвників, явище вимушеного двофотонного випромінювання в молекулярних системах органічних барвників, нові механізми двофотонного поглинання світла в атомних системах, продемонстровано можливість майже 100% перенесення населеності у збуджені стани, новий метод експериментального визначення коефіцієнта підсилення локального поля світлової хвилі. Окрім суто наукового значення згадані роботи мають значний потенціал практичних застосувань в галузях нелінійної оптики, фотоніки і телекомунікацій, систем оптичної обробки і зберігання інформації, біології і медицини. Вважаю, що цикл наукових праць "Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами" авторів Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л., Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. заслуговує на присудження Державної премії в галузі науки і техніки України за 2011 рік.
Михайленко Віталій Іванович
доктор фіз.-мат. наук, професор,
завідувач кафедри фізики і хімії
Одеської національної морської академії

Михайленко В. І.

Представлення циклу наукових праць Бондара М.В., Волкова В.І., Дмитрука І.М., Єфімової С.Л., Кадана В.М., Малюкіна Ю.В., Пржонської О.В., Романенка В.І. "Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами" на здобуття Державної премії в галузі науки і техніки є переконливим свідченням успішного розвитку в Україні наукового напрямку досліджень швидкоплинних процесів оптичними методами. Згадані роботи виконано впродовж останніх 10 років, причому багато цікавих результатів отримано зовсім недавно. Цьому, безперечно, сприяло введення в дію Фемтосекундного лазерного центру при Інституті фізик4и НАН України. Результати авторів опубліковані у фахових українських і закордонних журналах з високим імпакт-фактором, що свідчить про їх визнання науковою спільнотою. Серед найбільш важливих результатів, включених до циклу праць, хотів би відзначити: зареєстрована “надсвітлова” швидкість переміщення максимуму густини енергії лазерного імпульсу в режимі самоканалювання в прозорих діелектриках, зміни частоти коливань електронів у металевих наночастинках при опроміненні потужним фемтосекундним імпульсом, співіснування вільних та автолокалізованих електронних збуджень в кластерах молекул ціанінових барвників, явище вимушеного двофотонного випромінювання в молекулярних системах органічних барвників, нові механізми двофотонного поглинання світла в атомних системах, продемонстровано можливість майже 100% перенесення населеності у збуджені стани, новий метод експериментального визначення коефіцієнта підсилення локального поля світлової хвилі. Окрім суто наукового значення згадані роботи мають значний потенціал практичних застосувань в галузях нелінійної оптики, фотоніки і телекомунікацій, систем оптичної обробки і зберігання інформації, біології і медицини. Вважаю, що цикл наукових праць "Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами" авторів Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л., Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. заслуговує на присудження Державної премії в галузі науки і техніки України за 2011 рік.
Михайленко Віталій Іванович
доктор фіз.-мат. наук, професор,
завідувач кафедри фізики і хімії
Одеської національної морської академії

С. Я. Кучмій

Цикл наукових праць авторів Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л., Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. присвячений вивченню нелінійно-оптичних ефектів в атомних, молекулярних та твердотільних, у тому числі нанорозмірних структурах, при їх взаємодії з інтенсивними лазерними імпульсами, чим створено наукову основу для їх практичного застосування в оптоелектроніці, біології, медицині тощо. В ході виконання цих досліджень отримано нові наукові результати світового рівня, низка з яких – вперше, а саме:
- запропоновано та обгрунтовано квадруполярну модель електронної будови поліметинових барвників, реалізація якої дозволила отримати рекордні значення перерізів двофотонного поглинання;
- показано, що нові флуорен-периленові похідні проявляють властивість двофотонного оптичного обмеження інтенсивного лазерного випромінювання при пікосекундному збудженні, що пов’язано з ефективним однофотонним перепоглинанням із збуджених електронних станів;
- виявлено гігантську кубічну нелінійність в острівцевих плівках золота, запропоновано механізм розігріву електронів провідності для пояснення природи такої великої нелінійності;
- виявлено значно вищу нелінійність рефракції у нанокристалічних плівках карбіду кремнію, у порівнянні з його монокристалами, та пояснено її природу, яка полягає в розігріві вільних носіїв заряду та квантовому обмеженні, тощо.
Результати цих досліджень, які узагальнено у 5 добре відомих у світі монографіях та понад 100 наукових статтях з великим індексом цитування, збагатили науку новими фундаментальними знаннями про нелінійно-оптичні властивості широкого кола матеріалів і мають значні перспективи щодо їх використання на практиці, зокрема у лазерній фізиці та оптоелектроніці, а також при створенні нових композиційних матеріалів на основі наночастинок металів та напівпровідників для біології, медицини тощо.
Вважаю, що поданий цикл робіт “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами” заслуговує на присудження Державної премії України в галузі науки і техніки.
С. Я. Кучмій
Завідувач відділу фотохімії Інституту фізичної хімії ім. Л.В.Писаржевського НАН України, член-кореспондент НАН України

В.И. Томин

Цикл посвящен новым нелинейно-оптическим явлениям, в атомных, молекулярных и твердотельных материалах при их взаимодействии с интенсивными световыми импульсами. Эти явления и их правильные модели составляют основу новой нелинейной физики 21 века и исключительно важны для многих новейших применений и методов, таких как, например, n-фотонные методы визуализации сложных структур и биобъектов.
Хочу отметить несколько особенностей данного цикла, которые свидетельствуют о его соответствии мировому уровню. Во-первых, экспериментальная часть работы выполнена на самом высоком научном уровне с использованием передовых методик, в т.ч. разработанных авторами. Во-вторых, теоретическая часть работы логично интегрируется с экспериментальной, что говорит о комплексном подходе к решению проблем. Теоретический анализ позволяет сформулировать основные критерии поведения атомно-молекулярных систем в интенсивных лазерных полях и открывает путь для создания новых материалов для оптоэлектроники. В-третьих, наряду с фундаментальным значением, проведенные исследования имеют хороший потенциал практических применений, в частности для двухфотонной флуоресцентной микроскопии, быстродействующих оптических устройств для телекоммуникации, новых сред для двухфотонной записи информации и двухфотонных сенсибилизаторов синглетного кислорода для лазерной фотодинамической терапии. Особенно можно также отметить работы по фемтосекундному возбуждению и двухфотонным процессам в сложных органических молекулах, где сформулированы фундаментальные закономерности взаимосвязи молекулярной структуры и нелинейно-оптических свойств, что составляет основу для направленного дизайна и синтеза новых органических систем с требуемыми параметрами для многофункциональных применений. Эти закономерности описаны авторами в недавно опубликованой в 2010 году трехтомной современной энциклопедической монографии издательства Springer Verlag «Advanced Fluorescence Reporters in Chemistry and Biology» (глава «Two-photon absorption in near-IR conjugated molecules: design strategy and structure-property relations». Мне известно, что ряд профессоров ведущих польских и европейских университетов использует эту книгу в своей преподавательской деятельности и цитирует ее; мы также на физическом факультете Померанского университета широко пользуемся этим изданием. О высоком уровне научных результатов, лежащих в основе цикла, свидетельствует их публикация в высоко престижных международных журналах с высоким импакт фрактором и входящих в, так называемый, филадельфийский список; причем таких статей в выдвинутом цикле большинство.
В заключение, хочу выразить уверенность, что авторы работы Бондар М.В., Волков В.И., Дмитрук И.Н., Ефимова С.Л., Кадан В.Н., Малюкин Ю.В., Пржонская О.В., Романенко В.И. достойно поддерживают высокий научный потенциал хорошо известных академических школ Украины и безусловно заслуживают присуждения Государственной премии Украины в области науки и техники.

Директор Института физики Померанского университета (Польша)
Профессор, доктор физико-математических наук,
Лауреат Государственной премии Республики Беларусь
Владимир И. Томин

М.І.Клюй

Даний цикл наукових праць по дослідженню нелінійно-оптичних ефектів в різних ситемах, виконаний колективом провідних фахівців України в даній галузі фізики є, поза всяким сумнівом, дуже важливим і актуальним не тільки з точки зору фундаменьальних досліджень, але й з точки зору перспектив для практичного застосування для виробництва оптичних приладів різного типу. Велике значення даної роботи підтверджується наявністю значної кількістю наукових статей і монографій, добре відомих не тільки в Україні, але і в усьому світі, про що свідчить високий індекс цитування авторських робіт. Останнє, є, безумовно дуже важливим для визнання рівня української науки в цілому. Враховуючи викладене вважаю, що цикл робіт “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами” заслуговує на присудження Державної премії в галузі науки і техніки України за 2011 рік.
Завідувач лабораторії нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії Інституту фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України
Доктор фізико-математичних наук, професор М.І. Клюй

Б. Романюк

В циклі робіт отримано фундаментальні результати по розповсюдженню світлових імпульсів в різних середовищах, які містять металеві наночастинки. Результати являються важливими для практичного застосування при створенні швидкодіючих оптичних сенсорів, систем запису інформації. Авторами роботи знайдено ряд нових ефектів пов'язаних з збудженням поверхневих плазмонів, зміні оптичних параметрів в анізотропних середовищах. Особливо важливим є те, що автори опубліковали ряд монографій з великим індексом цитування і внесли значний вклад в розвиток цього актуального напрямку фізики твердого тіла.
Доктор фіз.мат. наук,професор, лауреат Державної премії України пров.н.співр.Інституту фізики напівпровідників НАНУ.

Ящук В.М.

Хочу висловити підтримку авторам циклу робіт “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами”, що висунутий на здобуття Державної премії України 2011 року. Нелінійно-оптичні ефекти грають важливу роль при створенні оптичних матеріалів для потреб оптоелектроніки, наноплазмоніки, сенсорної техніки, медіко-біологічної галузі та ін. Використання надкороткого лазерного випромінювання піко- та фемтосекундної тривалості, дозволило авторам встановити низку важливіших результатів, до яких можна віднести ефективне двофотонне збудження атомів водню, запропонована квадруполярна модель лінійних спряжених Pi-електронних систем різного типу, реалізація якої дозволила отримати рекордні значення перерізів двофотонного поглинання, виявлення в острівцевих плівках золота гігантської нелінійності третього порядку, встановлення співіснування вільних та автолокалізованних екситонів в J-агрегатах поліметинових барвників. Відзначу, що автори при проведенні досліджень охопили широкий спектр матеріалів – від атомарних до твердотільних, завдяки чому було створено надійне підґрунтя для розроблення нових багатофункціональних оптичних матеріалів.

Завідувач кафедри експериментальної фізики (спеціалізація Фотоніка)
Київського Національного університету імені Тараса Шевченка
Доктор фізико-математичних наук, професор Ящук В.М.

Птащенко О. О.

Цикл наукових праць групи дослідників у галузі нелінійної оптики Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л., Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. "Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами" присвячено фундаментальним дослідженням механізмів нелінійної взаємодії потужного електромагнітного випромінвання піко- і фемтосекундної тривалості, що мають великі перспективи практичних застосувань в оптоелектроніці, наноплазмоніці та сенсорній техніці. Це стосується досліджень як атомних, так і молекулярних систем, а також, особливо, твердотільних структур. Із найбільш цікавих і важливих результатів слід відзначити встановлення механізмів двофотонного поглинання з великою ефективністю заповнення збуджених станів, виявлення ефекту динамічного поляризаційного розщеплення поверхневих плазмонів в наночастинках благородних металів, а також ефекту вимушених двофотонних переходів з випромінюванням в молекулярних системах.
В значній мірі успіх досліджень авторів даних робіт зумовлений введенням вперше в Україні в експлуатацію лазерного фемтосекундного комплексу з унікальними параметрами як по потужності, так і по тривалості лазерних пучків.
Тому можна із впевненістю стверджувати, що цикл наукових праць авторів Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л., Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами” заслуговує на присудження Державної премії в галузі науки і техніки України.
Птащенко Олександр Олександрович, доктор фіз.-мат. наук, професор, завідувач кафедри фізики твердого тіла і твердотільної електроніки Одеського національного університету імені І.І. Мечникова.

Огурцов О.М.

Цикл наукових праць "Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами", що представлений Інститутом фізики НАН України на здобуття Державної премії в галузі науки і техніки, присвячений дослідженню низки нелінійно-оптичних ефектів, таких як двохфотонне поглинання (ДФП) та випромінювання, нелінійне пропускання та перепоглинання із збуджених електронних станів, резонансна передача енергії, фазова релаксація оптичних переходів у кристалах, пов’язаних з ефектами "фотонної луни"; гігантська нелінійность третього порядку в острівцевих плівках золота та інших.
Вважаю, що результати, отримані авторами, мають інтерес як з фундаментальної, так і з прикладної точки зору. Зокрема, велику цікавість викликають дослідження авторами процесів двохфотонного збудження атомів водню. Збудження метастабільного стану 2s атома водню за допомогою використання пари коротких світлових імпульсів, один з яких призводив до двохфотонного збудження, а другий забезпечував динамічну компенсацію світлового зсуву завдяки ефекту Штарка, відкриває шлях до отримання атомів водню в 2s стані, для уточнення фундаментальних констант та для створення джерела випромінювання з частотою альфа-лінії серії Лаймана.
Таким чином, на мою думку цикл наукових праць "Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами" авторів Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л., Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. заслуговує на присудження Державної премії в галузі науки і техніки України за 2011 рік.

О.М. Огурцов
професор кафдри ботехнології та аналітичної хімії
Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут"
доктор фіз.-мат. наук, професор

Гречко Л.Г.

ВІДГУК
на цикл робіт “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами”,
висунутих на здобуття Державної премії України
в галузі науки і техніки за 2011 рік

Цикл робіт “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами”, висунутих на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки Інститутом фізики НАН України, присвячений дослідженням взаємодії твердих тіл з електромагнітними імпульсами субкороткої (фемтосекундної) тривалості і надвисокої пікової потужності зі збереженням часової когерентності. Особливо це важливе, в першу чергу, для дослідження об’єктів наноплазмоніки, де збуджуються поверхневі плазмонні коливання з підсиленим електричним полем в околі металевих наночастинок. Це ще додатково підсилює сильнопольові нелінійні оптичні ефекти. Крім того, просторова локалізація імпульсів світла призводить, згідно зі співвідношенням невизначеності, до невизначеності імпульса збудження, що зумовлює особливості у взаємодії електромагнітного поля з дисипативним середовищем. Такі взаємодії з металодіелектричними композитами за участю наночастинок благородних металів призводять до нестійкості частоти поверхневих плазмонів та їх поляризаційного розщеплення в сильному полі лазерних імпульсів.
Успіху представленої роботи сприяло створення Центру колективного користування приладами НАНУ «Лазерний фемтосекундний комплекс» в Інституті фізики НАНУ. Це дозволило виконувати наукові дослідження на світовому рівні із публікацією їхніх результатів в провідних міжнародних фізичних журналах. Як цікаві приклади таких досліджень слід відзначити явище філаментації фемтосекундного випромінювання, що супроводжується генерацією білого континууму. Практичне значення отриманих результатів не обмежується очевидними застосуваннями в наноплазмоніці, оптичному обмеженні інтенсивності лазерного випромінювання, в перетворювачах і перемикачах для телекомунікаційних технологій.
Вважаю, що цикл наукових праць авторів Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л.,Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами” заслуговує на присудження Державної премії в галузі науки і техніки України.

зав. відділом №14, ІХП НАН України,
пр.н.с., д.ф.-м.н., професор Л.Г. Гречко
тел. 044-422-9619;
e-mail: grechko_leonid@isc.gov.ua

Гречко Л.Г.

ВІДГУК
на цикл робіт “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами”,
висунутих на здобуття Державної премії України
в галузі науки і техніки за 2011 рік

Цикл робіт “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами”, висунутих на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки Інститутом фізики НАН України, присвячений дослідженням взаємодії твердих тіл з електромагнітними імпульсами субкороткої (фемтосекундної) тривалості і надвисокої пікової потужності зі збереженням часової когерентності. Особливо це важливе, в першу чергу, для дослідження об’єктів наноплазмоніки, де збуджуються поверхневі плазмонні коливання з підсиленим електричним полем в околі металевих наночастинок. Це ще додатково підсилює сильнопольові нелінійні оптичні ефекти. Крім того, просторова локалізація імпульсів світла призводить (згідно зі співвідношенням невизначеності xk1) до невизначеності імпульса збудження, що зумовлює особливості у взаємодії електромагнітного поля з дисипативним середовищем. Такі взаємодії з металодіелектричними композитами за участю наночастинок благородних металів призводять до нестійкості частоти поверхневих плазмонів та їх поляризаційного розщеплення в сильному полі лазерних імпульсів.
Успіху представленої роботи сприяло створення Центру колективного користування приладами НАНУ «Лазерний фемтосекундний комплекс» в Інституті фізики НАНУ. Це дозволило виконувати наукові дослідження на світовому рівні із публікацією їхніх результатів в провідних міжнародних фізичних журналах. Як цікаві приклади таких досліджень слід відзначити явище філаментації фемтосекундного випромінювання, що супроводжується генерацією білого континууму. Практичне значення отриманих результатів не обмежується очевидними застосуваннями в наноплазмоніці, оптичному обмеженні інтенсивності лазерного випромінювання, в перетворювачах і перемикачах для телекомунікаційних технологій.
Вважа., що цикл наукових праць авторів Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л.,Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами” заслуговує на присудження Державної премії в галузі науки і техніки України.

зав. відділом №14, пр.н.с.,
д.ф.-м.н., професор Л.Г. Гречко

Anatoliy Pinchuk

It is my pleasure to write a recommendation and support the nomination of the series of papers
“Nonlinear-optical effects in the atomic, molecular and solid-state systems at the interaction with ultra-short light pulses” by Bondar M. V., Volkov V. I., Dmitruk I. M., Efimova S. L., Kadan V. M., Malyukin Yu. V., Przhonska O. V., and Romanenko V. I. for the State Prize of Ukraine in
Science and Technology in 2011.

The authors represent well-known Ukrainian research centers in the field of nonlinear optics, molecular and solid state spectroscopy, and the recently founded Femtosecond Laser Center of NAS of Ukraine.

The series of papers present a number of fundamental scientific results. Specifically, the authors discovered some interesting peculiarities of ultra-short light pulses propagation in isotropic media, population adiabatic transfer in atom-molecular systems into excited states, with new mechanisms of multi-photon light absorption and luminescence in molecular solutions and semiconductors. In addition, the authors revealed some fundamental properties of surface plasmons in metallic nanoparticles in the ultrashort laser pulses, spatial and temporal variation of the absorption coefficient and refractive index of light in anisotropic nonlinear optical media. These fundamental scientific results might find applications in designing novel nonlinear optical and photonic materials, novel dyes for two-photon microscopy and photodynamic therapy, plasmonic sensors and switches, to name just a few.

I am convinced that these results and the scientific achievements of the Ukrainian researchers deserve the State Prize of Ukraine in Science and Technology in 2011.

Anatoliy O. Pinchuk Assistant Professor
University of Colorado at Colorado Springs
Physics and Energy Science
1420 Austin Bluffs Parkway
Colorado Springs, CO 80918-3733
Fax 719-255-3013
Phone 719-255-3556
apinchuk@uccs.edu
http://www.uccs.edu/~apinchuk

Лашкарьов Г.В., Інститут проблем матеріалознавства НАНУ

Хочу підтримати роботу “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами” творчого колективу (Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л., Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І.) на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки. Дослідження виконані протягом останніх 10 років. Одержано великий обсяг експериментальних і теоретичних результатів, важливих як для розвитку фундаментальних основ оптики і фізики твердого тіла, так і перспективних для практичного застосування.
Я знайомий з цими роботами, особливо з експериментальними дослідженнями останніх років, виконаними на базі єдиного в Україні Фемтосекундного лазерного центру колективного користування. Можу із впевненістю сказати, що його створення дало новий імпульс вивченню в нашій країні швидкоплинних процесів. Серед найцікавіших наукових результатів, включених до циклу робіт, хочу відзначити, реєстрацію таких явищ як “надсвітлова” швидкість переміщення максимуму лазерного імпульсу в режимі самоканалювання в прозорих діелектриках, зміна частоти плазмонних коливань у металевих наночастинках при опроміненні потужним фемтосекундним імпульсом, співіснування вільних та автолокалізованих електронних збуджень в кластерах молекул ціанінових барвників, явище вимушеного двофотонного випромінювання в молекулярних системах органічних барвників, нові механізми двофотонного поглинання світла в атомних системах. Продемонстровано можливість майже повного заповнення збуджених станів, розроблено новий метод експериментального визначення коефіцієнта підсилення локального поля світлової хвилі в околі металевих наночастинок, сформульовано критерії отримання максимальних нелінійно-оптичних параметрів органічних молекулярних систем.
Хотілось би відмітити такі риси роботи колективу як чітко визначений напрям досліджень і комплексний характер роботи – вивчення швидкоплинних опто-електронних процесів в об’єктах різного рівня складності, починаючи з атомарних систем і закінчуючи твердим тілом.
Слід підкреслити, що роботи, виконані авторами на протязі багатьох років, перебувають на передньому краю науки та інтенсивно розвиваються, визначаючи нові напрями досліджень, про що свідчить високий рівень публікацій авторів.
Повністю підтримую колектив роботи на нагородження Державною премією України в галузі науки і техніки.

Завiдуючий вiддiлом фізики і технології
фотоелектронних і магнітоактивних матеріалів
Інституту проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича НАН України, лауреат Державної премії України та премії НАН Україні імені В.Є.Лашкарьова,
доктор фіз.-мат., наук, професор Г.В. Лашкарьов.
e-mail: geolash@ipms.kiev.ua
phone: +38(044)424-32-28

Л.О. Агєєв

Уважно ознайомившись з рефератом роботи, можу зазначити високий науковий рівень циклу "Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами", що подається на здобуття Державної премії в галузі науки і техніки. Хочу звернути увагу наукової спільноти на досить унікальні експерименти щодо спостереження ефекту фотонної луни в активованих рідкісноземельними іонами діелектричних кристалах, які було здійснено авторами циклу. В Україні це єдина наукова група, яка здійснила постановку цього унікального експерименту та отримала важливі наукові результати. Можу зазначити, що навіть в Європі та Америці є тільки декілька лабораторій, де було зареєстровано фотонну луну. Отримані авторами результати стосовно дослідження кристалів оксіортосилікатів, які доповані іонами рідкісних земель показали велику перспективу їх використання в якості оптичного пристрою обробки інформації на ефекті фотонної луни, який має значні переваги в порівнянні з сучасними комп’ютерними системами.
Окрім того, що ці роботи є піонерськими та мають велике значення для розвитку науки та технології в майбутньому, результати роботи таких наукових колективів підвищують престиж української науки на світовому рівні. Вважаю, що авторський колектив заслуговує на присудження Державної премії в галузі науки та техніки за 2011 рік.

Л.О. Агєєв
професор кафедри фізичної оптики
Харківського національного університету
імені В.Н. Каразіна

В.М. Пузіков

Робота, яку висунена Інститутом фізики НАН України на здобуття Державної премії в галузі науки і техніки, присвячена новим нелінійно-оптичним ефектам, спостережуваним в атомних, молекулярних і твердотільних середовищах при взаємодії з високоінтенсивними світловими імпульсами, які відкривають широкі можливості практичного використання подібних матеріалів. На мій погляд, авторами циклу робіт отримані пріоритетні наукові результати. Хочу відмітити результати, отримані в області дослідження молекулярних систем. Комплексне вивчення спектрально-люмінесцентних, нелінійно-оптичних і фотохімічних властивостей органічних барвників видимого і ближнього інфрачервоного спектральних діапазонів, проведеного авторами, має як суто наукову значущість, так і прикладний інтерес. Розроблені молекулярні структури з великими значеннями нелінійності третього порядку, надшвидким часовим відгуком і інтенсивними смугами перепоглинання зі збуджених електронних станів мають високий потенціал для практичного застосування в оптичних обмежувачах інтенсивного лазерного випромінювання, а також для оптичних перетворювачів і перемикачів в області телекомунікаційних технологій. Вважаю, що цикл наукових праць авторів Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л., Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами” заслуговує на присудження Державної премії в галузі науки і техніки України за 2011 рік.

академік НАН України В.М. Пузіков
директор Інституту монокристалів НАН України.

E2f

І. В. Блонський

Отримані на сьогодні лазерні імпульси тривалістю в кілька періодів коливань Е/М хвилі по тривалості близькі до фізичної межі. Це фемтосекундні лазерні імпульси. Окрім надкороткої тривалості - особливостями такого випромінювання є надвисока пікова потужність, яка може перевищувати відповідний показник всіх атомних електростанцій України, і особлива часова когерентність. Очевидно, що взаємодія такого випромінювання з речовиною в різному агрегатному стані проявляє цілий ряд нових закономірностей, які не вкладаються не тільки в канони класичної, але і нелінійної оптики, а фемтооптика сьогодні розглядається як один із світових пріоритетів в природничих науках. Зі створенням Центру колективного користування приладами НАН України “Лазерний фемтосекундний комплекс” такі дослідження активно ведуться і в Україні. Значна частина циклу робіт, які висунуті на здобуття Державної премії, виконана саме з використанням цього сучасного комплексу. Як приклади таких результатів, які відповідають світовому рівню і опубліковані в високорейтингових журналах відмічу наступні. В керрівських середовищах спостережено і досліджено явище філаментації фемтосекундного випромінювання, яке супроводжується генерацією білого континіума, утворенням конічних (Х-хвиль), швидкістю переміщення максимуму випромінювання вищою за швидкість світла в досліджуваному середовищі (що не перечить основним принципам спеціальної теорії відносності), тощо. При взаємодії такого випромінювання з нанокомпозитами на основі наночастинок благородних металів вперше спостережені явища нестійкості частоти поверхневих плазмонів та їх поляризаційне розщеплення в полі потужних лазерних імпульсів. Розвинута теоретична модель, яка пояснює спостережувані результати. Досліджені нестаціонарні нелінійно-оптичні та люмінесцентні властивості нових поліметинових та інших барвників, які, зокрема, перспективні для візуалізації злоякісних новоутворень на самій ранній стадії. Ці, та ряд інших результатів, на мою думку, відповідають самим високим міжнародним стандартам, а відповідний цикл робіт авторів Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л.,Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. “Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами” заслуговує на присудження Державної премії в галузі науки і техніки України.

І. В. Блонський
Зав. відділом фотонних процесів
Інституту фізики НАН України,
член-кор. НАН України,
двічі лауреат Державної премії України
в галузі науки і техніки,
Заслужений діяч науки і техніки України

Joseph R. Lakowicz

It is my pleasure to support the nomination of the series of papers “Nonlinear-optical effects in the atomic, molecular and solid-state systems at the interaction with ultra-short light pulses” by Bondar M. V., Volkov V. I., Dmitruk I. M., Efimova S. L., Kadan V. M., Malyukin Yu. V., Przhonska O. V. and Romanenko V. I. for the State Prize of Ukraine in Science and Technology in 2011. The Ukrainian research groups in Nonlinear Optics and Molecular Spectroscopy in collaboration with the well-known optical science center (CREOL, University of Central Florida, USA, Prof. E. W. Van Stryland) and the Chemistry Department of the University of Central Florida (Prof. K. D. Belfield) reported numerous outstanding results in the field of atomic, solid state and organic molecular structures upon the interaction with ultra-short light pulses. Particularly noteworthy is a series of papers on two-photon absorption processes in organic molecules for various nonlinear optical applications (laser scanning fluorescence microscopy, 3D optical data storage, optical power limiting, photodynamic therapy etc.) which are widely cited and are seminal in the field. The monographs and papers presented for the prize contain important contributions to the understanding of nonlinear optical properties of atomic, solid-state and organic molecular structures in the field of high intensity femtosecond light pulses. I am sure that those achievements of the Ukrainian research team and their authors are well deserving of the State Prize of Ukraine in Science and Technology in 2011.

Dr. Joseph R. Lakowicz, Professor
University of Maryland School of Medicine
Director, Center for Fluorescence Spectroscopy,
Baltimore, MD, USA

Обуховський В.В.

Цикл наукових праць, висунутих Інститутом фізики НАН України на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки Інститутом фізики НАН України, відзначається комплексним підходом до дослідження нелінійно-оптичних явищ при взаємодії коротких світлових імпульсів із середовищами з різною атомно-молекулярною структурою. Отримані експериментальні та теоретичні результати безсумнівно мають значне фундаментальне і прикладне значення. Наприклад, на основі проведених досліджень спектрів двофотонного поглинання в органічних барвників у широкому спектральному діапазоні при піко- і фемтосекундному збудженні та встановленого зв’язку їх нелінійно-оптичних властивостей із молекулярною структурою розроблено рекомендації для синтезу флуоренових молекул з високим квантовим виходом флуоресценції і великим перерізом двофотонного поглинання. Такі молекули мають хорошу перспективу використання в двофотонній мікроскопії. Окремо хочу зупинитися на взаємодії атомів із короткими світловими імпульсами, розгдянутому в циклі робіт. З результатів дослідження взаємодії атомів і молекул із зустрічними імпульсами, що частково перекриваються в часі, випливає можливість маніпулювання хмаркою ультрахолодних атомів як цілим. Як показано в циклі робіт, у результаті такої взаємодії атоми отримують однаковий імпульс, багатократний імпульсу фотона. Ще один результат, який безумовно має практичну цінність - запропонований метод двофотонного збудження метастабільного стану 2s атома водню. Практичне застосування цього методу спростило б створення джерела випромінювання з частотою альфа лінії серії Лаймана, необхідного для спектроскопії. Автори внесли вагомий внесок в дослідження фундаментальних аспектів стимульованого раманівського адіабатичного проходження, яке дозволяє досягати майже 100% ефективності перенесення населеності між енергетичними рівнями атомів і молекул - знайдена фундаментальна межа ефективності цього процесу, зумовлена флуктуаціями частот діючих на атом чи молекулу полів, та створена теорія двофотонної форми лінії. Рівень і обсяг досліджень, проведених у циклі робіт "Нелінійно-оптичні ефекти в атомних, молекулярних та твердотільних системах при взаємодії з надкороткими світловими імпульсами", свідчить про те, що його автори Бондар М.В., Волков В.І., Дмитрук І.М., Єфімова С.Л., Кадан В.М., Малюкін Ю.В., Пржонська О.В., Романенко В.І. заслуговують на присудження їм Державної премії України в галузі науки і техніки.Обуховський В. В.доктор фіз.мат. наук, професор,Київський університет ім. Т.Г. Шевченка