ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА: КОНТАКТЫ РАСШИРЯЮТСЯ

Лазерная физика – основное научное направление Института физических исследований (ИФИ) НАН РА, поэтому именно здесь, начиная с 1995 года, практически ежегодно проводятся международные конференции по актуальным направлениям лазерной физики. Это разработка лазеров, лазерные технологии и их применение, новые лазерные материалы, взаимодействие лазерного излучения с веществом, объемные и поверхностные эффекты, нелинейно-оптические явления, возникающие под воздействием интенсивного лазерного излучения, магнитооптические явления и т.д.

В ЭТОМ ГОДУ ТЕМАТИКА ДОКЛАДОВ КОНФЕРЕНЦИИ «ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА-2022» была расширена за счет новых направлений, что создало дополнительные возможности налаживания научных контактов. Наряду с сотрудниками ИФИ и ряда других научных учреждений Армении в работе конференции приняли участие ученые из США, Канады, Франции, Италии, Израиля, Венгрии, России, Беларуси. Согласно установленной традиции, число участников этой конференции не превышает 100 человек, что значительно облегчает непосредственное общение между учеными и выбор партнеров для дальнейшей совместной работы. Несомненно положительным фактом стало участие в конференции значительного числа молодых ученых, студентов и аспирантов, для которых в рамках конференции был проведен конкурс докладов. Благодаря поддержке Международного оптического общества, имеющего свои представительства практически во всех странах, в том числе и в Армении, победителям конкурса были вручены сертификаты и призы. Однако самую большую радость принес номинантам именно факт победы.

На конференции было представлено около 60 докладов всех форм - пленарные, приглашенные, оральные, стендовые. В их числе три пленарных доклада. Выступление профессора Рона Фолмана из Университета Бен-Гуриона (Израиль) было посвящено новому уникальному эксперименту по исследованию материальных волн на основе атомного чипа и касалось вопросов фундаментальной науки. Два других пленарных доклада носили скорее прикладной характер. И хотя развитие прикладных направлений без фундаментальной науки в принципе невозможно, но именно перспективы практического применения результатов научных исследований вызывают сегодня повышенный интерес. Доклад нашего канадского соотечественника профессора Тиграна Галстяна из Унвеститета Лаваль (Квебек, Канада) касался разработки и конструирования уникальных миниатюрных оптических устройств. Третий пленарный доклад, представленный профессором Эмилио Мариотти из Университета Сиены (Италия), был посвящен возможностям применения в медицине изотопов серебра, которое более совместимо с человеческим организмом, что открывает новые перспективы.

Большой интерес участников конференции вызвали приглашенные доклады профессора Нельсона Табиряна, представляющего фирму BEAM Co (США) и профессора Гагика Джотяна (Вигнеровский Исследовательский центр по физике, Венгрия). Доклад профессора Табиряна был посвящен разработке и изготовлению плоских оптичеких элементов нового поколения на основе жидких кристаллов. Доклад профессора Джотяна касался использования фемтосекундных лазеров в офтальмалогии. Профессор В. Величанский (Институт физики им. Лебедева, РАН) представил последние достижения по разработке диодных лазеров.

ЛАЗЕРНАЯ ФИЗИКА ИМЕЕТ ОГРОМНОЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ. Ее интенсивное развитие началось после 1964 года, когда за цикл фундаментальных работ, способствующих практическому созданию лазера, американский ученый Чарльз Таунс и двое советских физиков Александр Прохоров и Николай Басов были удостоены Нобелевской премии. Сегодня лазерные технологии широко применяются в самых разных областях деятельности – в промышленных технологиях, средствах связи и локации, медицине и т.д.

Лазерное излучение может быть и очень мощным, и слабым - в зависимости от того, какие задачи оно должно выполнять. Существуют лазеры непрерывного действия и действующие короткими импульсами. Последние широко применяются в офтальмологии при проведении операций на глазе, коррекции зрения.

Принцип работы лазера – введение энергии в материальную среду - газ, кристалл, или полупроводник, где эта энергия аккумулируется, а затем быстро высвобождается в виде направленного и интенсивного монохроматического светового пучка. Чем же отличается лазерное излучение от обычного света? Обычный свет, например, свет лампочки с вольфрамовой нитью, воспринимается глазом как белый, хотя содержит весь спектр семи цветов, плюс невидимое глазом инфракрасное излучение. Что же касается лазера, то он, говоря популярно, является источником света только одной длины волн. В отличие от рассеянного обычного света лазерный пучок - это направленный монохроматический свет, что создает широкие возможности его практического применения, в частности, для исследований свойств вещества. При этом в каждом конкретном случае подбираются особые лазеры с разной длиной волны, разной мощностью, с импульсным или непрерывным излучением в зависимости от специфики материала и задачи исследования.

В этом году в рамках конференции по лазерной физике впервые была организована выставка научных приборов, в которой приняли участие две армянские компании, занимающиеся лазерной техникой. Одна из них - ArdOptics, которой руководит кандидат физ.-мат. наук Рубен Бабасян, производит элементы для лазерной техники, другая - SBGroup, которой руководит кандидат физ.-мат. наук Николай Баласанян, представила большое разнообразие оптических элементов из сапфира, имеющих широкое применение. Продукция обеих компаний вызвала большой интерес и получила высокую оценку участников конференции.

 - ОРГАНИЗОВАННАЯ В ИФИ ВСТРЕЧА УЧЕНЫХ ПРОШЛА ОЧЕНЬ УСПЕШНО, - сказал председатель оргкомитета конференции, доктор физико-математических наук Рафаэль ДРАМПЯН. - Наш институт активно работает по целому ряду передовых направлений - оптические и сцинтилляционные материалы, сенсоры, квантовая информатика, оптоэлектроника, микро- и нанооптика, лазерная спектроскопия, оптическая голография… Эти области имеют широкие перспективы практического применения полученных результатов. Проводимые исследования осуществляются за счет базового бюджетного финансирования, существенную финансовую поддержку оказывают национальные и международные гранты, что играет важную роль в модернизации научного оборудования и проведении современных экспериментов. В докладах сотрудников ИФИ на конференции были представлены результаты недавних актуальных исследований, что вызвало интерес зарубежных коллег и способствовало расширению и налаживанию новых научных контактов. Были достигнуты соглашения о сотрудничестве по двум направлениям.

При проведении научных исследований очень важна возможность «пленить» и контролировано перемещать микро- и наночастицы, поскольку атомы и молекулы находятся в постоянном движении. Возможность манипулировать ими с использованием лазерного излучения появилась после создания так называемого лазерного пинцета. В 2018 году за цикл работ по разработке оптического пинцета и его применению в биологии американский ученый Артур Эшкин был удостоен Нобелевской премии. Но поиск возможностей манипуляций микрочастицами продолжается. И я занимаюсь этой проблемой. Стоит задача - «поймать» ДНК и исследовать воздействие на него лазерного излучения.

Как свидетельствуют результаты проводимых исследований, даже если частица нейтральная, электрическое поле может создавать определенные силы, которые также воздействуют на эту частицу. Можно найти такую конфигурацию, при которой эти силы будут удерживать частицу в определенном месте и определенном положении. Это тоже некий прототип оптического пинцета. Мы разработали метод с использованием лазерного излучения специальной конфигурации, а электрические поля создаем не с помощью электродов или каких-либо внешних источников питания, а с помощью слабого лазерного излучения, что сильно облегчает достижение исследовательских задач и делает этот процесс уникальным. Лазерное излучение воздействует на определенный материал, обычно это фоторефрактивный кристалл, на поверхности которого возникают те силы, которые потом могут удерживать микро- и наночастицы. Мы работаем в этом направлении, и этим исследованиям был посвящен мой доклад. В этой области мы будем сотрудничать с Лавальским университетом (Квебек, Канада).

Второе направление, по которому намечено сотрудничество, касается сферы, казалось бы, далекой от науки, но использующей результаты исследований в области лазерной физики. Речь идет о восстановлении и очистке художественных и исторических памятников, поверхность которых со временем покрывается слоем налета и материал памятника меняет свой цвет. До недавнего времени эта проблема решалась с использованием химических методов. Однако даже небольшая ошибка в расчетах при приготовление химического раствора может нанести непоправимый вред памятнику, но остановить реакцию будет уже невозможно. Поэтому сегодня активно развиваются методы лазерной реставрации, которые более безопасны и полностью контролируются. Эти технологии уже широко применяются в Италии, Франции, Греции, России для очистки картин, статуэток и больших статуй, даже поверхностей зданий. К сожалению, в Армении, где существует много исторических памятников, эти возможности пока не используются. Во время прошедшей недавно конференции по лазерной физике была достигнута договоренность с Электротехническим университетом Санкт-Петербурга по проведению совместных исследований в этом направлении и практическому использованию полученных результатов, - сказал Рафаэль Дрампян.

Сегодня много интересных исследований проводится на стыке физики и биологии, активно развивается фотоника, которая занимается фундаментальными и прикладными аспектами работы с оптическими сигналами, в том числе воздействием света на биологические объекты (биофотоника) и созданием на этой основе устройств разного применения. Это научное направление является очень перспективным. Биофотоника начала интенсивно развиваться в ИФИ в коллаборации с Ереванским государственным университетом. На основе атомарных наноячеек и магнитооптических эффектов в ИФИ разрабатываются магнитометры высокой чувствительности. Этими исследованиями занимаются профессор Давид Саркисян и член-корреспондент НАН РА Арам Папоян. Эти магнитометры способны регистрировать даже очень слабое магнитное поле, например, создаваемое человеческим мозгом, что найдет применение в биомедицине.

Традиционно проводимые в ИФИ конференции по лазерной физике достойно представляют науку Армении и способствуют расширению контактов с исследовательскими центрами и учеными из разных стран мира.

На фото. Слева направо: активисты филиала Международного общества ОПТИКА в Армении: к.ф.-м.н. Лусине Царукян и аспирант Арутюн Гюласарян и номинанты конкурса “Лучший доклад студентов и аспирантов”: аспиранты Родольф Момье (Франция), Анастасия Васильева (Ст. Петербург, РФ), Игорь Гритченко (Троицк, РФ) и Астхик Газарян (ИФИ НАН РА).