Научная биография и основные результаты Лозовика Юрия Ефремовича Научная биография и основные результаты Лозовика Юрия Ефремовича Skype: lozovik_yurii (стр. 1 )

E-mail: *****@***com , *****@***ru , *****@***troitsk. ru 

Позиция

Заведующий лабораторией cпектроскопии наноструктур Института спектроскопии РАН.  По совместительству - профессор в МФТИ и  ВШЭ (департамент матфизики).

Награды

2001-2004 и 1998-2000 – гранты выдающимся ученым, 2002 – премия за лучшую публикацию в российских научных журналах.

Почетная грамота РАН. Медаль 850-летия Москвы.  Избран человеком года в г. Троицке (за 2011 год) по номинации ”Наука”.

Научные достижения

Более 600 опубликованных статей (включая 10 обзоров и коллективных монографий), посвященных наноструктурам, нанотехнологии, низкоразмерным электронным системам, нанооптике, физике кластеров и наночастиц,  различным аспектам физики твердого тела, атомной физике, квантовой электродинамике в полости, развитию и применениям методов компьютерного моделирования наносистем, нанофотоники и пр.

По данным Scholar Google свыше 11 000 цитирований, индекс Хирша h-index=50.

Преподавание

Курсы лекций: Физика твердого тела, Физика наноструктур, Квантовая теория излучения и квантовая оптика, Компьютерное моделирование и  пр. Руководство аспирантами Руководизащищенных кандидатских диссертаций.

Гранты и договора

являлся руководителем группы в ряде грантов РФФИ, Миннауки, Программ РАН, руководил грантами (и договорами) Евросоюза; его группа также принимала участие в грантах CRDF (США), NWO (Нидерланды).

Конференции 

Приглашенные и пленарные доклады на международных конференциях по наноструктурам, нанотехнологии, фотонике, квантовой оптике, лазерной физике. Лекции на Школе Ферми (Италия), в университете Гетеборга, Киля и др.

Работа по организации конференций

Член комитетов Международных конференций по сильно-связанным кулоновским системам, конференции “ Nano and Giga Challenges in Electronics, Photonics and Renewable Energy “, Международных конференций по спонтанной когерентности в экситонных системах, был членом международных комитетов на 15-й, 16-й Международных конференциях по электронным свойствам двумерных систем, Международного симпозиума по биомеханике; Организационных комитетов и вице-председателем  Международных конференций по физике кластеров.

Руководство научными семинарами Руководитель еженедельного семинара “Физика наноструктур и физические основы нанотехнологии” с  участием студентов, аспирантов и сотрудников ряда научных организаций.

Научные общества и советы

Действительный член (fellow member) Европейской Академии наук, член ученых советов Института спектроскопии РАН, ФПФЭ МФТИ.

Участие в редакционных коллегиях научных журналов - член редколлегии международного журнала  Solid State Communications, Российского журнала “Наноструктуры, Математическая физика и моделирование”.

Основные результаты за последние 5 лет

Управление сверхпроводящими кубитами и эффекты квантовой электродинамики в полости

Изучено возникновение квантовой запутанности  и возбуждение сверхпроводящих кубитов,  обусловленные неадиабатически быстрым изменением граничных условий сверхпроводящей линии, с которой соединены кубиты. Результаты важны для квантовых технологий на основе сверхпроводящих кубитов. В системе, состоящей из сверхпроводящего кубита и связанного с ним  резонатора, рассмотрен предсказанный нами новый эффект квантовой электродинамики в полости - динамический эффект Лэмба, заключающийся в параметрическом возбуждении кубита в условиях быстрой модуляции лэмбовского сдвига его энергетических уровней.  Модуляция лэмбовского сдвига в рассмотренной система осуществляется при помощи управления силой связи между кубитом и резонатором. Проанализирована роль диссипации энергии, которая, как оказалось, может приводить к появлению новых динамических режимов. Обнаружено, что релаксация кубита может значительно усилить процесс генерации резонаторных фотонов из вакуума, а диссипация в резонаторе может увеличить заселенность возбужденных состояний кубита. Полученные результаты могут быть использованы для повышения эффективности экспериментальных исследований динамического эффекта Лэмба и связанных с ним квантовых явлений.

Новая наноструктуры – графен и другие 2D материалы. Дираковская, киральная электронная жидкость.

Изучены электронные свойства открытого недавно материала - графена и наноструктур на основе графена  -- когерентные состояния и сверхтекучесть в бислое графена,  магнитоэкситоны, плазмоны и магнитоплазмоны. Предсказаны свойства  нового двумерного дираковского материала – борофена и его поведение в псевдомагнитных полях, возникающих при деформациях. Изучена перенормировка дираковского закона дисперсии электронов в графене, обусловленная их взаимодействием. Результаты хорошо согласуются с экспериментом. Изучена перенормировка уровней Ландау в графене. Вычислена квантовая емкость графена. Методом функционала плотности изучены зависимости энергии взаимодействия слоев бислоя графена от относительного положения слоев. Исследован фазовый переход соизмеримость-несозмеримость в бислое графена. Предложен новый тип квантового генератора плазмонов – на основе графеновой ленты.  Предложен новый тип ультрачувствительного биосенсора на основе квантового генератора плазмонов в графене. Исследована туннельная проводимость для контактов между слоями бислоя графена и двойного слоя графена с прослойкой аргона, обнаружено отрицательное дифференциальное сопротивление для указанных систем, что открывает возможности для использования в наноэлектронных и наноэлектромеханических устройствах, таких как ячейки памяти, усилители, смесители частот.

• В линейном приближении проведен расчет диэлектрического отклика трехмерного аналога графена - трехмерных дираковских полуметаллов (ТДП). Получено, что на частотах ниже объемной плазменной частоты в пленках ТДП, как и в обычных металлических пленках, могут распространяться поверхностные плазмон-поляритоны, а на более высоких частотах вклад межзонных переходов доминирует над внутризонными, и пленки ТДП ведут себя подобно диэлектрическим волноводам. Меняя уровень Ферми в системе, можно переключаться между металлическим и диэлектрическим режимами. Все это делает ТДП перспективными материалами для плазмоники и фотоники.

• В рамках исследования невзаимных оптических свойств вейлевских полуметаллов рассмотрена конфигурация Фогта, когда магнитное поле направлено в плоскости пленки, но поперек направлению распространения света. В нашем случае роль магнитного поля играет явление киральной аномалии в вейлевских полуметаллах, где ориентация "внутреннего поля" зависит от положения раздвинутых по импульсам вейлевских точек.

• Изучен ряд аспектов проблемы сверхкритического заряда в графене. Рассмотрены свойства носителей заряда в графене на подложке, допированном примесью с зарядом Z. Определены критические значения заряда Zcr, при которых уровень с данными квантовыми числами достигает границы валентной зоны. При Z>Zcr вычислены положение и ширина низшего квазистационарного состояния, а также изучен вопрос об экранировке заряда примеси.

Экситоны в 2D системах. Сверхтекучесть и суперсолид  экситонов. Управление системой экситонов

Изучено влияние дипольных экситонов на транспортные и оптические свойства фотовольтаических элементов. В системе дипольных экситонов, управляемых пространственно периодическим внешним полем предсказан фазовый переход из сверхтекучего состояния в состояние  бозе-стекла. Исследована анизотропная сверхтекучесть в системе дипольных экситонов, управляемая пространственно периодическим внешним полем. В данной системе изучены анизотропии модуля спиральности, спектра возбуждения, скорости звука и разрешенной по углу люминесценции. Рассчитаны  фазовая диаграмма и спектр возбуждений системы дипольных экситонов в полупроводниковом слое  с  диполями, наклонными этому слою (может быть достигнуто наложением соответствующим образом ориентированного электрического поля) и аналогичные системы для охлажденных газов дипольных атомов и молекул. Это приводит к возможной нестабильности системы с образованием новых фаз со спонтанным нарушением пространственной однородности. Рассчитана диаграмма стабильности бозе-конденсированного газа двумерных наклонных диполей  в режиме слабых корреляций. В случае анизотропного взаимодействия диполей (т. е. когда они наклонены) ротонный минимум в спектре возбуждения системы касается нуля (т. е. возникает ротонная неустойчивость) не по окружности, а в двух точках. В результате, для наклонных диполей расходимость истощения конденсата, связанная с взаимодействием,  в точке соприкосновения спектра с нулем энергии исчезает (и истощение может быть малым для достаточно слабого взаимодействия),  в связи с чем порог ротонной нестабильности становится достижимым  (например, в полупроводниковых слоях GaAs  во внешнем электрическом поле и магнитном поле в плоскости слоя).

Бозе-конденсация поляритонов и фотонов в оптической микрополости

Изучены новые коллективные эффекты  в системе экситонных поляритонов  в оптической микрополости, связанные с осцилляциями Раби и колебаниями относительной фазы связанных конденсатов фотонов оптической микрополости и двумерных экситонов. Предложена новая схема возбуждения осцилляций Раби в бозе-конденсате экситонных поляритонов, основанная на циркулярно-поляризованной накачке со стороны экситонного резервуара. Заполнение верхней ветви поляритонной дисперсии в таком процессе аналогично колебаниям маятника Капицы, имеющем точку равновесия в перевернутом состоянии. Процесс возбуждения рассмотрен с учетом характера исходного импульса оптической накачки, затухания экситонов путем экситон-фононного и экситон-экситонного рассеяния, утечки фотонов и синего смещения экситонного резонанса за счет взаимодействий. Впервые с помощью первопринципного подхода (функционального интеграла типа Швингера-Келдыша) изучено временное поведение открытой квантовой системы поляритонов и ее немарковское поведение. Выведено уравнение для эволюции параметра порядка типа стохастического уравнения Ланжевена с шумом, определяемым свойствами окружающей среды - резервуара.  Из этого уравнения выведено уравнение типа Фоккера-Планка для функции распределения параметра порядка. Подход применен для анализа эволюции открытой  системы конденсата экситонных поляритонов в оптической микрополости, в качестве резервуаров которой выступают темные экситоны, фононы, тепловые фотоны. Проанализирована роль немарковских эффектов. Развит новый подход к теоретическому исследованию (обнаруженной недавно) бозе-конденсации фотонного газа в полости с погруженным в нее раствором красителя. Исследования БЭК двумерного газа фотонов показали его зависимость от координаты эффективной массы фотонов полости и параметра фотон-фотонной связи. Установлена зависимость параметров БЭК от геометрии ловушки. Получены формулы обеспечивающие условия существования БЭК, выражение связывающее число фотонов с химическим потенциалом, пространственные зависимости плотности конденсата фотонов.

Нанотехнология

Впервые предсказан спазер (плазмонный аналог лазера), базирующийся на графене, и рассчитаны его свойства. Предложен новый, сверхчувствительный сенсор молекул, основанный на предложенном нами методе внутрирезонаторной спазерной спектроскопии. Для спазера, базирующего на графене, такой сенсор может работать в в важной для безопасности терагегерцовой области (например, для обнаружения молекул тринитротолуола).

Квантовые точки и квантовые нейронные сети