写真では：三次元ナノリソグラフィー
低次元量子材料研究室は、物理工学部に基づくナノフォトニクスとメタマテリアルの研究センター（ MetaLab ）に属しています。
その従業員は、プラズモン、励起子、ポラリトンなどの準粒子 の特性を研究しています。 これらの研究により、本格的な光学および量子コンピューターを作成することが可能になります。 実験室は、低次元の量子材料を使った作業のすべての段階をカバーするいくつかの作業領域に分割されます。サンプルの準備、製造、特性評価、光学研究です。
最初のゾーンには、 メタマテリアルのサンプルの準備に必要なすべてが装備されています。
それらをきれいにするために超音波クリーナーが取り付けられており、アルコールで安全に操作できるように、強力なフードがここに装備されています。 一部の研究資料は、フィンランド、シンガポール、デンマークのパートナー研究所から配信されます。
部屋のサンプルの滅菌のために、乾燥キャビネットBINDER FD Classic.Lineがあります。 内部の発熱体は10〜300°Cの温度を維持します。 実験中の継続的な温度監視のためのUSBインターフェースを備えています。
検査室のスタッフは、ストレステストやエージングテストテストにもこのカメラを使用しています。 このような実験は、材料とデバイスが特定の条件下でどのように振る舞うかを理解するために必要です：標準および極度。
三次元ナノリソグラフィーが隣接する部屋に設置されています。 数百ナノメートルのサイズの三次元構造を作成できます。
その動作の原理は、二光子重合の現象に基づいています。 実際、レーザーを使用して液体ポリマーからオブジェクトを形成する3Dプリンターです。 ポリマーは、レーザービームの焦点が合った場所でのみ硬化します。
写真では：三次元ナノリソグラフィー
プロセッサーを作成し、材料の薄い層を処理するために使用される標準的なリソグラフィー法とは異なり、2光子重合法では、複雑な3次元構造を作成できます。 たとえば、次のとおりです。
次の実験室は光学実験に使用されます。
長さ約10メートルの大型の光学テーブルがあり、多数の設備で満たされています。 各設備の主な要素は、放射線源（レーザーとランプ）、分光計、顕微鏡です。 顕微鏡の1つには、上部、側面、下部の3つの光学チャネルが同時にあります。
透過および反射スペクトルだけでなく、散乱も測定できます。 後者は、たとえば、ナノアンテナのスペクトル特性や放射パターンなど、ナノオブジェクトに関する非常に豊富な情報を提供します。
写真：シリコン粒子への光散乱の効果
すべての機器は、単一の振動抑制システムを備えたテーブル上にあります。 レーザーの放射は、わずかなミラーを備えた任意の光学システムおよび顕微鏡に送信でき、研究を継続できます。
非常に狭いスペクトルのガスレーザーにより、 ラマン分光法で実験を行うことができます。 レーザービームはサンプルの表面に焦点を合わせ、散乱光のスペクトルは分光計によって記録されます。
スペクトルは、非弾性光散乱（波長の変化を伴う）に対応する細い線を示します。 これらのピークは、サンプルの結晶構造に関する情報を提供し、場合によっては個々の分子の構成に関する情報も提供します。
フェムト秒レーザーも部屋に設置されています。 非常に短い（100フェムト秒-1兆兆分の1秒）レーザーパルスを大きな出力で生成できます。 その結果、非線形光学効果を研究する機会が得られます。それは、自然条件では達成できない倍増周波数やその他の基本的な現象の生成です。
当社のクライオスタットも研究室にあります。 同じ光源のセットで光学測定を可能にしますが、低温では最大約7ケルビン（約-266°C）です。
このような条件下では、光子と励起子（電子と正孔のペア）が単一粒子（励起子ポラリトン）を形成するときに、多くのユニークな現象、特に光と物質の強い結合モードが観察されます。 ポラリトンは、量子コンピューティングおよび強力な非線形効果を持つデバイスの分野で大きな展望を持っています。
写真では：INTEGRAプローブ顕微鏡
実験室の最後の部屋に、診断装置- 走査型電子顕微鏡と走査型プローブ顕微鏡を配置しました 。 最初の方法では、オブジェクトの表面の画像を高い空間解像度で取得し、各材料の表面層の組成、構造、その他の特性を調べることができます。 これを行うために、彼は高電圧によって分散された電子の集束ビームでそれらをスキャンします。
走査型プローブ顕微鏡は、サンプルの表面を走査するプローブでも同じことを行います。 この場合、サンプルの表面の「風景」に関する情報と、電位や磁化などのその局所特性に関する情報を同時に取得することができます。
写真：走査型電子顕微鏡S50（EDAX）
これらの機器は、さらなる光学研究のためにサンプルの特性評価に役立ちます。
プロジェクトと計画
研究室の主なプロジェクトの1つは、量子材料における光と物質のハイブリッド状態の研究です 。すでに述べた励起子ポラリトンです。 ロシア連邦教育科学省の大助成金は、これらのトピックに専念しています。 このプロジェクトは、シェフィールド大学モーリス・シュコルニクの有力科学者が主導しています。 このプロジェクトの実験的作業はアントン・サムセフが実施し、理論部分は物理学技術学部のイヴァン・シェリフ教授が率いています。
実験室のスタッフは、ソリトンを使用して情報を送信する方法も模索しています。 ソリトンは、分散の影響を受けない波です。 このため、ソリトンを使用して送信される信号は伝播するときに「ぼやけ」ません。これにより、速度と送信範囲の両方を増加させることができます。
2018年の初めに、私たちの大学の科学者とウラジミールの大学の同僚は、固体テラヘルツレーザーのモデルを発表しました 。 開発の特性は、テラヘルツ放射が木材、プラスチック、セラミックでできた物体によって「遅延」されないことです。 この特性により、レーザーは乗客および手荷物検査エリアで使用され、金属オブジェクトをすばやく検索します。 適用可能な別の分野は、古代の芸術作品の修復です。 光学システムは、塗料やセラミックの層の下に隠された画像を取得するのに役立ちます。
私たちの計画は、さらに複雑な研究を実施するための新しい機器を研究所に装備することです。 たとえば、調整可能なフェムト秒レーザーを購入すると、研究対象の材料の範囲が大幅に拡大します。 これは、次世代コンピューティングシステム用の量子チップの開発に関連するタスクに役立ちます。
ITMO大学のしくみとその生き方：