Каждый год для школы выбирается одна ключевая тема — и разбирается по методике «от простого к сложному». Каждый день сложность материала повышалась, лекции сопровождались практическими и лабораторными занятиями, а в конце студентов ждал финальный экзамен в виде онлайн-теста. Программа школы выстроена в единый курс, когда материал более поздних лекций опирается на предыдущие занятия.

Темой этого года стала фотоника двумерных материалов. Сотрудники Нового физтеха Университета ИТМО — руководитель школы Андрей Богданов и председатель программного комитета Иван Иорш — не только показали актуальность этого направления, но и собрали ведущих мировых специалистов в качестве лекторов.

Впервые школа организуется совместно с Центром фотоники и двумерных материалов МФТИ. Ключевым событием стало выступление Константина Новосёлова, лауреата Нобелевской премии по физике 2010 года за новаторские эксперименты с графеном.

«Двумерная тематика очень насущна. 20 век был веком полупроводников, сейчас же от трехмерных материалов все потихоньку переходит к двумерным. Когда слой атомов выдергивается из трехмерного кристалла, то появляются свойства, которые в обычной жизни невозможны. Обычно это показывают на примере графена — в нем электроны ведут себя совсем по-другому. У него появляется удивительная прочность, теплопроводность. Это очень перспективная платформа для создания новых технологий», — объясняет Валентин Волков, руководитель Центра фотоники и двумерных материалов, один из соорганизаторов школы в этом году.

Валентин Волков. Фото: Евгений Пелевин / zanauku.mipt.ru

Валентин Волков. Фото: Евгений Пелевин / zanauku.mipt.ru

Также программа включала постерные сессии, на которых студенты смогли представить свои научные исследования и поучаствовать в конкурсе лучших докладов. Победители получили подписанный экземпляр книги Константина Новосёлова и денежную премию от спонсора Школы — швейцарского издательства MDPI. Также все представленные доклады могут быть опубликованы в специальном выпуске журнала Sensors от этого же издательства.

Metanano School предваряет масштабную международную конференцию по физике Metanano — в этом году она пройдет онлайн в середине сентября. А следующая Школа от Нового физтеха будет посвящена теме нанофотоники для биодетекторов.

Корреспондент ITMO.NEWS пообщался с лекторами и участниками Metanano School и узнал об их научных интересах и впечатлениях от мероприятия.

Алексей Никитин

Международный физический центр Доностии

— Тема школы этого года имеет большую актуальность благодаря всплеску интереса к двумерным материалам во всем мире. В частности, значительный интерес сейчас представляет ближнепольная микроскопия двумерных материалов, так как она позволяет заглянуть в фундаментальные квантовые свойства и предсказать новые явления, имеющие важность для новых технологий: сверхпроводимость, сверх- узконаправленное каналирование света вдоль атомных слоев и т.д.

Моя научная группа занимается взаимодействием света с веществом в 2D-материалах и тонких пленках ван-дер-ваальсовских кристаллов. В частности, мы изучаем гиперболические фонон-поляритоны (колебания кристаллической решетки, смешанные со светом и обладающие уникальными свойствами).

Выступить в качестве лектора меня пригласили мои коллеги из МФТИ, с которыми я давно сотрудничаю. Было интересно поделиться опытом с будущими профессионалами — начинающим специалистам важен контакт с разными успешными группами. Им нужно расширять кругозор и всегда пытаться почерпнуть что-то новое. Тем более что лекторы в большинстве своем ставят студентов в своих выступлениях на самый край науки.

Очень интересным мне показался интерактивный подход: несмотря на онлайн-формат, лекторы тесно взаимодействовали со студентами, и именно такой подход гарантирует успех школы.

Алексей Черников и Михаил Глазов

Дрезденский Объединенный центр прикладной физики и фотонных материалов, Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе РАН

Алексей Черников. Фото из личного архива

Алексей Черников. Фото из личного архива

— В этом году тематика школы была связана с физикой двумерных материалов, причем основной акцент был сделан на их оптические свойства. Сейчас физика двумерных систем переживает бум: появление новых материальных систем, переходных металлов и развитие экспериментальных методик их исследований привело не только к появлению новых физических эффектов, но и открыло возможности для потенциальных применений таких систем.

Например, узкие резонансные линии в поглощении света такими системами чувствительны к окружению и могут в принципе использоваться для детектирования разных веществ. Кроме того, большой потенциал у двумерных материалов есть и с точки зрения гибкой электроники.

Нам было легко и приятно принять приглашение от организаторов. Во-первых, у этой Школы очень высокий уровень лекторов, представляющих все области физики двумерных систем. Во-вторых, нам знакомы организаторы Школы, поэтому мы были уверены, что все пройдет на высшем уровне — так оно и оказалось. Наконец, нам был предложен необычный формат: провести целый день лекций, посвященных экситонам в двумерных полупроводниках. Это непросто, но стоило попробовать осветить такую широкую область — как со стороны эксперимента, так и теории. Мы давно сотрудничаем в научном плане, поэтому было интересно попробовать вместе решить сложную, но не научную, а преподавательскую задачу.

Михаил Глазов. Фото из личного архива

Михаил Глазов. Фото из личного архива

Надеемся, что и Школа в целом, и наши лекции были полезны участникам. Было много вопросов от участников и молодых ученых. Некоторые оказались столь глубокими, что над ними нам стоит подумать еще. Была и несомненная польза для нас: подготовка лекций позволила посмотреть на свою область исследований с высоты птичьего полета, увидеть, что особенно важно, какие вопросы можно уже считать понятыми и закрытыми, а где все только начинается.

Мы не можем сказать, что удалось послушать все лекции и все стендовые доклады, но те, что мы видели, произвели большое впечатление. Было интересно увидеть взгляд из первых рук на всю физику двумерных систем, послушать про нелинейный транспорт и фотоэлектрические явления. Программа школы позволила увидеть связь между более фундаментальными и более прикладными исследованиями двумерных систем, лучше почувствовать взаимопересечение оптики и фотоники новых материалов и в целом понять, какие области сейчас активно развиваются.

Андрей Былинкин

аспирант в Баскском исследовательско-технологическом объединении CIC Nanogune BRTA, победитель конкурса докладов

Андрей Былинкин. Фото из личного архива

Андрей Былинкин. Фото из личного архива

— Я аспирант третьего года в лаборатории нанооптики (Nanooptics, CIC Nanogune BRTA) и нанофотоники двумерных материалов (2D nanophotonics, DIPC). Занимаюсь экспериментальным и теоретическим исследованием оптических свойств новых двумерных материалов под руководством Райнера Хилленбранда (CIC Nanogune BRTA) и Алексея Никитина (Donostia international physic center, DIPC).

Основной задачей моего проекта является изучение распространения, возбуждения света в тонких слоях ван-дер-ваальсовых материалов и разработка концепций по применению этих материалов в современных оптоэлектронных устройствах.

Тема моего доклада — «Наблюдение сильной вибрационной связи с фонон-поляритонами методом сканирующей ближнепольной микроскопии». Доклад был подготовлен по мотивам недавно опубликованной статьи в Nature Photonics. Так как время на доклад было жестко ограничено, я решил сфокусироваться на одном важном результате нашего исследования: что современная ближнепольная микроскопия — это мощный экспериментальный инструмент, который позволяет проводить эксперименты по изучению сильной связи между молекулярными колебаниями и распространяющимися фонон-поляритонами.

Я решил поучаствовать, во-первых, потому что тематика школы в этом году максимально соответствуют моим научным интересам. Во-вторых, организаторы проделали огромную работу и собрали первоклассных ученых со всего мира. В-третьих, это моя вторая Metanano School: я участвовал в школе в 2017 году, когда учился в магистратуре МФТИ, и у меня остались замечательные впечатления от участия в ней.

В первую очередь, хотелось бы отметить великолепную организацию мероприятия. Организаторы и технический комитет оперативно отвечали на все письма и возникающие технические проблемы. Программа школы была сбалансированная и разнообразная в плане покрытия научных сфер. Все лекторы проделали огромную работу, чтобы доступно и интересно донести материал до слушателей с различным уровнем подготовки.

С учетом моего большого интереса к ближнепольной микроскопии я особенно сильно хотел послушать доклад Дмитрия Басова о его новых экспериментальных результатах, полученных с использованием низкотемпературного ближнепольного микроскопа. А также мне показались очень полезными лекции по графеновым фотодетекторам от Дмитрия Свинцова.

Победы в конкурсе докладов я не ожидал. Мне сложно представить, как можно ожидать победы в такой компании участников. Я знаком со многими из них лично, поэтому в курсе об уровне их научных работ не понаслышке.

Анна Попкова

аспирант на физическом факультете МГУ, заняла второе место на конкурсе докладов

Анна Попкова. Фото из личного архива

Анна Попкова. Фото из личного архива

— Я аспирант второго года кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ. Работаю в лаборатории нанооптики и метаматериалов под руководством профессора Федянина. Моя научная деятельность связана с исследованием нелинейно-оптических и сверхбыстрых свойств различных материалов. Долгое время я работала с фотонными кристаллами и поверхностными состояниями в них. В последнее время в связи с активным развитием оптики двумерных и слоистых материалов мы тоже начали вести исследования в этой области, и на данный момент моя научная деятельность склоняется к исследованию нелинейно-оптических свойств именно слоистых материалов и структур на их основе.

Темой моего доклада было исследование генерации третьей оптической гармоники в тонких пленках гексагонального нитрида бора. Мы изучали эффективность генерации, исследовали поляризационные и анизотропные зависимости. Также мы показали, что, несмотря на сложный характер зависимости сигнала третьей гармоники от толщины, этот процесс описывается одним эффективным значением нелинейной восприимчивости.

Я решила принять участие, так как увидела, что в этом году школа посвящена инверсной для меня тематике. До этого уже участвовала в школе дважды, в 2018 и 2019 годах, когда она была еще в офлайн-формате.

Школа оказалась достаточно интересной и полезной, так как получилось узнать много деталей о различных аспектах физики двумерных материалов. Изначально очень хотелось послушать профессора Новоселова, но его доклад был достаточно обзорным и многое из рассказанного я уже слышала до этого. Безусловно, все лекции были очень интересными, и тяжело выделить что-то одно. Наверное, наиболее полезным лично для меня оказался четвертый день школы, посвященный экситонам в двумерных материалах, потому что полученные на нем знания наиболее близки моим текущим научным задачам.

Победы на конкурсе я не ожидала. Моей целью было рассказать о своей работе, и я очень переживала, что забуду упомянуть что-то важное. Конечно, очень приятно, что мою работу высоко оценили. Это огромный стимул двигаться дальше, особенно когда на носу конференция Metanano.

Лука Сортино

аспирант в Мюнхенском университете имени Людвига и Максимилиана, обладатель специального приза конкурса докладов

Лука Сортино. Фото из личного архива

Лука Сортино. Фото из личного архива

— Мои исследования сфокусированы на оптической спектроскопии двумерных материалов и их интеграции с плазмонными и диэлектрическими нанофотонными системами. В своем докладе я представил недавние результаты по улучшению эффективности излучателей одиночных фотонов в двумерных структурах селенида вольфрама, связанных с высокопреломляющими диэлектрическими наноантеннами. Мы показали, что присутствие Ми-резонансов в наноантеннах, размещенных в непосредственной близости от источников фотонов, приводит к появлению высокоэффективного источника одиночных фотонов в двумерных полупроводниковых структурах. Это можно использовать в новейших квантовых и оптических технологиях.

О Школе я узнал от своего научного руководителя — решил поучаствовать из-за высочайшего уровня представленных спикеров. После множества онлайн-мероприятий и конференций прошлого года могу сказать, что эта школа была действительно хорошо организована как с технологической, так и с научной точки зрения. Большинство лекторов я уже знал до мероприятия, так что мне сложно выбрать, кто произвел самое большое впечатление. Но могу сказать, что было очень интересно послушать те лекции, в которых у меня меньше всего экпертизы, например, про плазмонику графена и метаповерхности.

Победа стала для меня полной неожиданностью, тем более что меня наградили специальным призом — об этом объявили уже после того, как назвали всех основных номинантов. Я очень благодарен, что мои исследования получили такой отклик. Это оправдывает все мои усилия и вдохновляет углублять мои исследования в этой области.

Перейти к содержанию