Исследование однофотонных источников на основе углеродных низкоразмерных систем. По заданию 3.1.01, «Разработка и исследование источников и интегральных компонентов управления одиночными и коррелированными (перепутанными) фотонами для диагностических приложений» . ГПНИ «Междисциплинарные научные исследования, новые зарождающиеся технологии как основа устойчивого инновационного развития» («Конвергенция») на 2011 – 2015 гг. : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Н. А. Поклонский

Abstract

Объекты исследования - воронкообразные молекулы, дефекты графеновой плоскости, углеродные воронки, углеродные поверхности. Цель НИР - разработать квантово-химические модели однофотонных источников излучения на основе молекулярных воронок и слоев графена для квантовых информационных технологий. Методы исследования — квантово-химические расчеты, аналитическое и компьютерное моделирование. В результате выполнения НИР квантово-химическими методами проведены расчеты инверсии воронкообразной макромолекулы фталоцианина свинца и олова. Рассчитаны магнитные моменты молекулы С10 для двух ее метастабильных конформаций: пятилучевой звезды C10st и кольца C10rg. Оценена возможность излучения фотонов при конформационных переходах этих молекул. Методом молекулярных орбиталей PM3 выполнен расчет одиночного атома азота, замещающего атом углерода в кристалле алмаза (P1-центра). Предложенная интерпретация инвертирования сигнала электронного спинового резонанса P1-центра при увеличении мощности микроволнового излучения может быть использована при разработке одноатомного мазера. В качестве возможного однофотонного излучателя блочно-регулярным методом исследована графеновая поверхность с локальной выпуклостью, состоящей из нескольких атомов углерода. При определенных значениях дипольного момента этой выпуклости и напряженности внешнего электрического поля возможно излучение единичного фотона. Сделана оценка величины электрических дипольных моментов и ширины П-электронной энергетической щели для углеродных наночешуек, пассивированных по краям водородом и фтором. Рассмотрен новый тип телескопического электрического контакта между двумя графеновыми слоями с моноатомной аргоновой прослойкой. Выявлено отрицательное дифференциальное электрическое сопротивление контакта и рассчитана его квантовая электрическая емкость. Предложена конструкция электромеханического терагерцевого вибратора на основе графена и воронкообразной макромолекулы фталоцианина олова. Результаты НИР внедрены в учебный процесс и используются в курсах лекций «Низкоразмерные системы», «Фундаментальные основы нанотехнологий», «Статистическая физика полупроводников», читаемых студентам специализации 1-31 04 01-01 06 «Физика полупроводников и диэлектриков» кафедры физики полупроводников и наноэлектроники БГУ и в курсе лекций «Теория групп симметрии» для студентов специальности 1-31 04 01-01 «Физика (научно-исследовательская деятельность)».