ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы механизмов слабых взаимодействий фемтоньютонового диапазона функциональных микро- и наночастиц на субмикрометровых пространственных масштабах с использованием метода оптических (лазерных) ловушек. В ходе выполнения проекта будут решены пять блоков задач: (1) систематическое исследование микромагнитных явлений, обусловленных дипольным взаимодействием парных коллоидных магнитных микро- и наночастиц, локализованных в потенциалах лазерных ловушек на субмикронном расстоянии друг от друга, в том числе и при наличии внешнего магнитного поля заданной конфигурации; построение последовательной теории броуновского движения двух гидродинамически и магнитно-взаимодействующих микрочастиц во внешнем гармоническом потенциале ловушек, основанное на точном решении задачи гидродинамики с малыми числами Рейнольдса в присутствии хаотических сил тепловой природы; (2) исследование явлений передачи импульса поверхностных электромагнитных волн, возбуждаемых на поверхности фотонных кристаллов, в том числе оптических таммовских состояний и гибридных таммовских плазмон-поляритонов, одиночным коллоидным микрочастицам, оптически захваченным в субволновой окрестности поверхности; исследование усиления эффектов Гуса-Хенхен и Имберта-Федорова вблизи края фотонной запрещенной зоны в условиях возбуждения поверхностной и волноводной мод одномерных фотонных кристаллов в сочетании с силовой характеризацией поверхностной и волноводной мод методом фотонно-силовой микроскопии в оптическом пинцете; (3) определение параметров ближнепольного оптического взаимодействия плазмонных оптически захваченных наночастиц с единичным элементом оптических наноантенн как элементарной ячейкой метаматериала, обладающей оптическим магнетизмом; определение зависимости положений и форм резонансов локальных плазмон-поляритонов в различного рода метаматериалах от взаимного пространственного расположения их составляющих; использование метода оптического пинцета для захвата и оптической манипуляции одной или нескольких составляющих для плавного изменения спектральных свойств оптического отклика метаматериала; (4) использование оптического пинцета для решения задач микро- и нанофлюидики в части изучения размерных эффектов в поведении вязко-упругих характеристик жидкости вблизи наноструктурированных поверхностей, обладающих супергидрофобными свойствами; (5) развитие метода активной реологии в оптическом пинцете для измерения эластичных свойств одиночных биологических клеточных мембран на основе измерения фазочастотных передаточных характеристик колебании? захваченных краев клетки при периодическом внешнем воздействии со стороны оптических ловушек, выделение эффективных параметров, характеризующих упругие свойства биологических клеточных мембран при подобном воздействии, построение теоретической модели процесса и сравнение ее с экспериментальными данными.

Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы исследования механизмов слабых взаимодействий фемтоньютонового диапазона функциональных микро- и наночастиц на субмикрометровых пространственных масштабах с использованием метода оптических (лазерных) ловушек. Основной задачей проекта является развитие нового экспериментального подхода нанооптики, основанного на использовании оптического пинцета с двумя независимыми лазерными ловушками, совмещенного с корреляционным анализом броуновского движения оптически захваченных микро- и наночастиц, для исследования широкого круга физических явлений, обусловленных слабыми взаимодействиями микрообъектов. В рамках выполнения научной программы первого года основное внимание было уделено систематическому исследованию взаимодействия пары магнитных микрочастиц, локализованных в потенциалах лазерных ловушек на микронном расстоянии друг от друга при наличии внешнего магнитного поля заданной конфигурации. Было проведено численное, аналитическое и экспериментальное решение фундаментальной задачи статистической физики о корреляции в движении двух магнитных микрочастиц, локализованных в потенциалах лазерных ловушек на расстоянии друг от друга в жидкой среде, при наличии внешнего магнитного поля, развита теории воздействия магнитного взаимодействия микрочастиц на их броуновское движение в лазерных ловушках. Отдельное внимание было уделено применению оптического пинцета для изучения биофизики клетки, в частности, была развита методика активной реологии в оптическом пинцете для измерения эластичных свойств одиночных биологических клеток и жидких сред. В рамках решения основных задач проекта на втором году были проведены исследования явления передачи импульса поверхностных электромагнитных волн, возбуждаемых на поверхности фотонных кристаллов, в том числе оптических таммовских состояний, одиночным коллоидным микрочастицам, оптически захваченным в субволновой окрестности поверхности. Была развита оригинальная методика проведения фотонно-силовой микроскопии в оптическом пинцете с точным определением и контролем расстояния между захваченной микрочастицей-зондом и поверхностью фотонного кристалла. Проведено исследование эффектов Гуса-Хенхен и Имберта-Федорова в одномерных фотонных кристаллах, впервые получены значения сдвигов Гуса-Хенхен и Имберта-Федорова вблизи края фотонной запрещенной зоны и в условиях возбуждения поверхностных мод одномерных фотонных кристаллов. Проведены исследования сетчатых оптических метаматериалов типа «fishnet», продемонстрировано присутствие в них магнитного резонанса. В метаматериалах на основе димеров золотых наностержней проведено исследование зависимости положения и формы резонансов локальных плазмон-поляритонов от взаимного пространственного расположения наностержней. Показана возможность использования таких димеров в качестве плазмонной линейки.