Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики

Метод экстраполяции результатов вариационных расчетов на большие модельные пространства на основе машинного обучения ансамбля искусственных нейронных сетей применен к исследованию свойств ядер с A = 6. На основе расчетов ab initio в модели оболочек без инертного кора с NN-взаимодействием Daejeon16 проведена экстраполяция энергий и среднеквадратичных радиусов распределений точечных протонов, нейтронов и нуклонов (материи) основных состояний ядер ⁶Не и ⁶Li. Впервые проведена экстраполяция энергий и среднеквадратичных радиусов резонансных состояний ядер: основного состояния ядра ⁶Be и возбужденных состояний (0⁺, 1) и (3⁺, 0) ядра ⁶Li.

В данной работе с помощью Монте-Карло моделирования в программном пакете GEANT4 произведена численная оценка влияния γ-излучения типичных коммерческих медицинских источников на базе рентгеновских трубок и линейных ускорителей на электростатические свойства радиосенсибилизирующих золотых наночастиц, находящихся в тканеподобной среде. Показано, что для реалистических доз облучения существенная доля золотых наночастиц, вплоть до ∼ 10^-1, может, по крайней мере, временно изменять свой поверхностный заряд достаточно сильно для перехода анионных золотых наночастиц в катионные, что может приводить к цитотоксическим эффектам.

Интерфейсы стекло/вода лежат в основе электрокинетики, микрофлюидики и множества экспериментов в области физики и биофизики. Однако, несмотря на их повсеместное распространение, их молекулярная структура и электростатические свойства в условиях потока остаются слабо изученными. В данной работе использовалась микроскопия генерации второй гармоники в сочетании со спектроскопией комбинационного рассеяния света для прямого отслеживания динамики поверхностного потенциала водного интерфейса стекла при циклическом изменении рН. Показано возникновение гистерезиса в скорости релаксационных процессов на поверхности стекла при скачкообразных изменениях рН раствора. Эксперименты с циклическими изменениями рН показали, что интерфейс стекла может занимать множество метастабильных зарядовых состояний, при которых поверхностный потенциал постепенно изменяется от −110 мВ до −25 мВ. Такое зависящее от предыстории поведение имеет важное значение в биофизике и физике конденсированных сред, где одиночные молекулы, напоразмерные кристаллы и клетки могут подвергаться влиянию поверхностного потенциала от стеклянных подложек.

В работе впервые выполнено полное численное моделирование магион-фотонной гибридизации в технологически простой системе на основе пленки железо-иттриевого граната и сверхвысокочастотного резонатора, интегрированного в микрополосковую линию, с использованием пакета ANSYS HFSS. Показано характерное расщепление резонансных частот (антикроссинг), свидетельствующее о реализации режима сильной связи между магнонными и фотонными модами. Получена величина относительного расщепления частот порядка ~ 6 · 10^-2. Кроме того, исследовано влияние пространственного положения железо-иттриевого граната резонатора на параметры гибридных состояний и продемонстрирована возможность управления частотой гибридизации за счет подстройки параметров резонатора. Результаты демонстрируют возможность реализации сильной магион-фотонной связи в простой и легко воспроизводимой микрополосковой структуре и могут быть использованы при проектировании сенсоров, перестраиваемых сверхвысокочастотных фильтров и элементов гибридных магнонных или квантовых систем.

Построена теория высокочастотных гидродинамических течений двумерных (2D) электронов в образцах наноструктур с малой плотностью дефектов и с краями разной степени неидеальности. Показано, что резонанс в высокочастотных коэффициентах вязкости приводит к зависимости импеданса образца от магнитного поля с острой особенностью, характер которой зависит от типа края: полному прилипанию жидкости к краям отвечает узкий высокий резонанс, увеличение проскальзывания жидкости у краев приводит к сильному уширению пика и уменьшению его амплитуды, а затем к его исчезновению. Таким образом, тип краевых условий является важным фактором, определяющим форму высокочастотных течений 2D электронов. Обсуждаются возможные объяснения аномального магнето-фото-сопротивления, наблюдавшегося в сверхчистых образцах графена и квантовых ямах GaAs, в рамках развитой модели.

Впервые обнаружено вынужденное рассеяние Мандельштама–Бриллюэна и оптический пробой в одном импульсе в слое воды (30 мм) с излучением спектральной линии водорода Hα 656.27 нм при фокусировке пучка Nd³⁺ : YAG лазера (532 нм, 10 нс, 0.4 мДж) на поверхность по нормали к ней с мощностью кратно ниже критической мощности самофокусировки 1.7 МВт в воде. При энергии лазерного импульса 0.6 мДж оптический пробой происходит перед развитием вынужденного рассеяния Мандельштама–Бриллюэна, блокируя его. Эксперименты с дополнительным рядом образцов (ацетон, этанол, толуол и CCl₄) выявили наличие оптического пробоя с локализацией у поверхности, что подтверждается выбросом капли ударной волной, а также генерацией линии водорода во всех образцах, кроме CCl₄, где водород отсутствует в составе вещества. Синергетический механизм нелинейно-оптической компрессии импульса и коллапса пучка с достижением порога пробоя воды обсуждается.

В статье представлен эффективный алгоритм для расчета спектрально-угловых зависимостей оптических коэффициентов отражения, пропускания и поглощения фотонно-кристаллического слоя, содержащих узкие резонансы, такие как связанные состояния в континууме. Традиционный подход с использованием фурье-модального метода требует проведения прямых вычислений на очень мелкой спектральной сетке для адекватного разрешения таких резонансов, что приводит к значительным вычислительным затратам. Предлагаемый метод позволяет существенно ускорить расчет без потери точности. Его ключевая идея заключается в разделении резонансного слоя на два перезонансных подслоя. Для каждого из этих подслоев матрицы рассеяния рассчитываются лишь на редкой спектральной сетке. Затем выполняется интерполяция элементов этих матриц на требуемую мелкую сетку, и окончательный оптический коэффициент вычисляется уже на ее основе. Показано, что разработанный алгоритм позволяет достичь ускорения вычислений не менее, чем в 4 раза по сравнению с прямым расчетом на мелкой сетке, при этом сохраняя достаточную точность описания резонансных особенностей. Данный подход открывает возможности для быстрого и точного дизайна составных фотонных структур.

В данной работе продемонстрировано хранение одиночных фотонов, генерируемых в режиме невырожденного спонтанного параметрического рассеяния в резонаторе с кристаллом PPKTP, в квантовой памяти на основе атомной частотной гребенки в кристалле Eu:YSO. Отработана методика приготовления спектральных профилей в линии поглощения применного кристалла, согласованных со спектром однофотонного излучения. Для времен хранения 250 и 166 нс были получены эффективности квантовой памяти 3 и 7 % при соотношениях сигнал/шум 1/4 и 1/2 соответственно.

В данном письме для трехуровневой Ξ-системы, подвергнутой воздействию резонансного бихроматического возбуждения, исследованы вклады кросс-корреляционных функций в спектр резонансной флуоресценции, включающие в себя последовательное испускание двух фотонов с каждого из возбужденных уровней. Кросс-корреляционные функции демонстрируют взаимную когерентность излучаемых частотно разнесенных полей. Рассмотрен вклад в рассеянное излучение при наличии нестационарных процессов. Показано, что процессы, дающие вклад в кросс-корреляцию, определяют группировку фотонов с обоих возбужденных переходов.

Представлен обзор недавних исследований оптических, магнитологических и нелинейно-оптических эффектов в эпитаксиальных пленках феррита-граната и массивах металлических ферромагнитных наночастиц на их поверхности. Показана возможность визуализации поверхностной доменной структуры граната методом микроскопии второй и третьей оптической гармоники. Проанализирована роль метаповерхностей в формировании квадратичного нелинейно-оптического отклика составной структуры на микро- и макромасштабе. Продемонстрирована возможность шиннига доменных стенок в гранате металлическими ферромагнитными метаповерхностями, нанесенными поверх него, а также визуализация такого шиннига оптическими методами с помощью поляризационной микроскопии и анализа дифракции лазерного излучения на доменах.

Исследованы морфология и фазовый состав концентрационного ряда наночастиц НfO₂–x мол. % Yb₂O₃ (x = 0, 5, 10, 15, 30), полученных методом соосаждения. Выполнен сравнительный анализ характеристик теплового излучения, возникающего при возбуждения наночастиц ZrO₂–30 мол. % Yb₂O₃ и HfO₂–30 мол. % Yb₂O₃ лазерным излучением с λ_exc = 980 нм и высокой плотностью мощности. Проведены исследования цитотоксичности наночастиц HfO₂–x мол. % Yb₂O₃ (x = 15, 30). Показано, что увеличение содержания Yb₂O₃ в частицах с 15 до 30 мол. % и воздействие на них лазерным излучением с длиной волны 980 нм увеличивает цитотоксическое действие данных частиц в 2 раза в отношении клеточной линии Mh22.