Вопросы фотоники обсудили в Красноярске
В Красноярске прошла Всероссийская научная конференция с международным участием «Енисейская фотоника — 2026». Организаторами мероприятия выступили два обособленных подразделения Красноярского научного центра, Институт физики им. Л.В КНЦ СО РАН, наряду с Сибирским федеральным университетом и университетом ИТМО. Мероприятие собрало ученых, аспирантов и студентов со всей страны от Калининграда до Владивостока, а также из Беларуси.
Тематики лекций ведущих ученых, устных и стендовых докладов охватили широкий спектр направлений: от фундаментальных топологических свойств фотонных квазикристаллов и нелинейной динамики поляритонных конденсатов до прикладных задач биофотоники, квантовых коммуникаций и оптических методов диагностики в медицине. Среди наиболее актуальных тем были отмечены неинвазивная диагностика хронической болезни почек и сахарного диабета методами спектроскопии с машинным обучением, интраоперационная диагностика опухолей мочевого пузыря по флуоресценции, наземные терминалы для спутниковой связи, компактные лидары для мониторинга атмосферы, а также квантовое распределение ключей в многомодовом волокне и атмосферные системы с квантовым распределением ключей, работающие в дневное время. Конференция стала площадкой для обсуждения новых направлений, включая оптические и квантовые коммуникации.
Отдельным блоком программы стал конкурс докладов молодых ученых. В нем приняли участие исследователи до 35 лет, работы оценивались в трех номинациях: студенты, аспиранты и молодые ученые. По итогам конкурса лучший доклад в категории «Молодые ученые» был у Фейзер Кристины Андреевны (ИФ СО РАН), лучшие постерные доклады, отмеченные конкурсной комиссией у Соколова Максима Михайловича (ИФ СО РАН) и Гостева Никиты Сергеевича (СФУ). Конкурс докладов позволил начинающим специалистам представить свои результаты и получить обратную связь от ведущих ученых.
Сотрудники Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН представили на конференции результаты исследований по нескольким перспективным направлениям: от новых оптических материалов и биофотоники до квантовой оптики и оптических коммуникаций. Некоторые работы, презентованные на конференции, демонстрировали, как фундаментальные исследования института выходят к практическим приложениям.
Например, Оксана Иванова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории физики магнитных явлений представила работу о магнитооптических эффектах в наночастицах кобальта и его оксидных соединениях. Автором было отмечено, что интерес к этой теме в настоящее время вернулся благодаря развитию магнитооптических методов считывания информации и термомагнитной записи, когда информацию записывают, нагревая лазером сверхмалые площади на поверхности материал. Наночастицы кобальта и его оксидных соединений представляются идеальными кандидатами для таких систем, поскольку они сочетают в себе высокие значения магнитооптических констант и при этом прозрачны в ближней инфракрасной области.
В этой работе ученые обнаружили, что в зависимости от состава и условий синтеза меняются магнитные свойства наночастиц, в частности, намагниченность насыщения и коэрцитивная сила. В результате их магнитные и оптические свойства можно целенаправленно менять условиями синтеза. Такой подход позволяет получать частицы с заданными свойствами и подбирать их под задачу. Например, для работ на высоких частотах нужны материалы с малой коэрцитивной силой, в других случаях, наоборот, требуются образцы с большой коэрцитивной силой. Докладчица особенно отметила, что у исследуемых частиц всех составов максимум магнитооптического отклика приходится на ближний ИК-диапазон, для которого уже выпускаются готовые лазеры и светодиоды. То есть материал сразу «ложится» в существующую элементную базу.
Юлия Навесова, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной спектроскопии, рассказала, как с помощью жидких кристаллов изучали поляризационно-оптические свойства хлорофиллов а и б, β-каротина и лютеина. Их выделили из биомассы водных растений, роголистника погруженного Ceratophyllum demersum и элодеи канадской Elodea canadensis, по специально разработанному протоколу на основе тонкослойной хроматографии. Затем их смешали с жидким кристаллом ЛН-396, чтобы изучить фотосинтетические пигменты. Жидкий кристалл, обладая упорядоченностью, «выстраивает» молекулы пигментов в определенном направлении, что позволяет изучать их оптические свойства в ориентированном виде. Он выступает как удобная «модельная матрица», позволяющая увидеть то, что скрыто в живой клетке.
Авторы исследования измеряли, как образцы пропускают свет, поляризованный вдоль и поперек направления ориентации молекул. Оказалось, что в жидкокристаллической матрице пигменты поглощают свет иначе, чем в растворе. Их полоса поглощения смещается в красную область. Это значит, что окружение взаимодействует с молекулой пигмента и меняет ее энергетические уровни. Кроме того, пигменты по-разному поглощали свет в зависимости от того, как он поляризован относительно направления, в котором выстроены их молекулы. Для каждого пигмента сравнивали два показателя: насколько сильно он поглощает свет, поляризованный вдоль и поперек молекул. Разница между этими двумя значениями оказалась наибольшей у лютеина и наименьшей у хлорофилла а. Значит, ориентация лютеина сильнее влияет на свет, а хлорофилла а — слабее.
В выступлении было отмечено, что такие измерения позволяют смоделировать поведение пигментов в упорядоченной среде. Эти знания важны для создания искусственных систем и совершенствования солнечных батарей.
Петр Ким, инженер лаборатории фотоники молекулярных систем, представил прототип твердотельного лидара для систем оптической связи, в котором механическое зеркало заменено твердотельным. Докладчик отметил, что классические системы используют механические узлы отклонения луча, например, вращающиеся или колеблющиеся зеркала, призмы, что ограничивает их быстродействие, снижает надежность из-за износа подвижных частей и препятствует миниатюризации и интеграции в компактные устройства. Поэтому было предложено использовать метаповерхность. Она способна отклонять лазерный пучок существенно быстрее, чем механические узлы.
«Компактные и надежные лидары нужны для связи, навигации и сканирования. В дальнейшем мы планируем реализовать двумерную статичную метаповерхность с использованием многоканального лидара для одновременного сканирования нескольких пространственных областей. В таком случае лазерные лучи с различной длиной волны будут отклоняться от метаповерхности под разными углами. Это позволит реализовать различные углы сканирования в мультиспектральном режиме, что открывает возможности для создания компактных систем оптической связи с адаптивной перестройкой», — поделился планами в своем выступлении Петр Ким.
Сергей Силюляев, инженер лаборатории когерентной оптики, показал, что метод фантомной микроскопии позволяет визуализировать биологические объекты. Изображение фантомной микроскопии строится не обычным способом, а через корреляцию двух световых пучков: один проходит через объект и регистрируется простым однопиксельным детектором, второй записывается детектором с пространственным разрешением. Такой подход позволяет увеличить глубину резкости, получить трехмерные изображения микроскопических объектов и уменьшить интенсивность падающего на объект излучения без потери точности. Метод станет основой для щадящей трехмерной микроскопии биологических препаратов с меньшим риском повреждения образцов.
Всероссийская конференция «Енисейская фотоника — 2026» наглядно продемонстрировала, что фотоника в России стремительно развивается. Представленные молодыми учеными и опытными исследователями результаты, включая работы сотрудников Института физики им. Л. В. Киренского СО РАН, показывают, что фотоника сегодня выходит за рамки классической оптики и может решать конкретные задачи: от передачи данных и медицинской диагностики до создания новых материалов и квантовых технологий. Для участников это способ оценить, насколько их фундаментальные работы востребованы за пределами лаборатории, а для молодых ученых конференция представила первый опыт разговора с теми, кто задает тон в области. Красноярск вновь подтвердил статус одной из площадок страны, где формируются новые направления фотоники и растет поколение исследователей, готовых воплощать свои идеи в жизнь.