Ksenia Baryshnikova– Doctora en Física y Matemáticas, Investigadora de la International
Metalins y ordenador óptico.
- ¿Qué desarrollos estás haciendo actualmente en ITMO? ¿Es esta una actividad científica o trabajo en proyectos?
— Me dedico a la ciencia fundamental, no implica un resultado final en forma de producto en el mercado.Sí, tenemos algunas cosas de prueba, en particular, este verano iré a trabajar como profesor en Sirius, y allí haremos una lente metálica para Wi-Fi.Lo haremos de bolas, el tamaño de la lente es de aproximadamente un metro.Una opción bastante inútil para toda la vida.El diseño que vamos a probar es muy útil en óptica.
Los metalinos consisten en un gran número de placas o bolas dedel orden de la longitud de onda de la luz y distorsionando la dirección y la fase de la radiación incidente.Alinear las placas en un orden específico permite enfocar la luz, imitando una lente convencional.Con la ayuda de metalenos, es posible superar el límite de difracción, es decir, resolver objetos del tamaño deque son menores que la longitud de onda de la luz utilizada.
Metamaterialeses un material compuesto cuyas propiedades están determinadas no tanto por las propiedades de sus elementos constituyentes como por una estructura periódica creada artificialmente.
Mi dirección principal es dieléctrica.nanofotónica. Esta es el área de la nano-óptica que estudia la interacción de la luz con nanoestructuras hechas de dieléctricos. Por lo tanto, hay poca absorción, y otras físicas, además de los metales.
- Háblenos de lo que Alexander Khanikaev hace en ITMO. Como lo entiendo, él y sus colegas crearon una superficie dieléctrica artificial.
- Sí, y en ello la propagación de los electromagnéticos.Las olas pueden ser conducidas. Estoy un poco involucrado en esta área. Es posible que sepa que el tema de los aisladores topológicos se ha vuelto popular recientemente. Este es un tipo de material: un dieléctrico en el volumen, pero puede conducir una corriente eléctrica en la superficie. Hemos transferido este concepto a la fotónica. Esta es una luz que no se propaga en el material, sino que se extiende sobre la superficie o a través de interfaces especiales en esta superficie, que construimos de una manera especial. Los colegas lo están haciendo. Ahora también considero tareas topológicas junto con Maxim Gorlatch.
- ¿Cuáles son las áreas de aplicación para tales superficies dieléctricas?
"Si hablamos de topología, es más una aplicación de largo alcance en computadoras ópticas, cuando necesitamos controlar la trayectoria de un haz a nanoescala, es decir, enviar energía electromagnética a lo largo de algún camino.Tenemos que gestionar este proceso, cambiarlo, pero hasta ahora son conceptos más teóricos, y es difícil explicarlos con ejemplos reales.
Computadora opticaUn dispositivo informático hipotético en el que los cálculos se realizan utilizando fotones generados por láseres o diodos.
La mayoría de los estudios se centran en reemplazarcomponentes informáticos convencionales (electrónicos) en sus equivalentes ópticos. El resultado será un nuevo sistema informático digital para procesar datos binarios. Este enfoque permite desarrollar tecnologías para uso comercial en el corto plazo, ya que se pueden incorporar componentes ópticos a computadoras estándar, creando primero sistemas híbridos y eventualmente totalmente fotónicos.
Es mucho más fácil, por ejemplo, hablar de metalentes, deque ya dije. Encuentra aplicación en los dispositivos modernos que nos rodean. Tenemos un pedido anticipado de estos metalenses de una empresa que quiere usarlos en smartphones ultrafinos, en cámaras para ellos. Las lentes metálicas proporcionan muy buena resolución.
- ¿Cómo pueden los metamateriales visualizar órganos enfermos?
- A la cuestión de la medicina en nuestro departamento encaja condiferentes lados Existe un departamento completo, que se dedica a la mejora de la tecnología de MRI, de modo que el contraste de la imagen es mayor y no se puede irradiar todo el cuerpo, sino un área específica, de modo que el tiempo de MRI disminuye. Ahora, esta es una línea de investigación muy exitosa, y nuestros desarrollos están comenzando a aplicarse en los hospitales.
Otra área de investigación es el plasmón.nanopartículas. Se utilizan para identificar e incluso tratar el cáncer. Penetran en el cuerpo, se absorben en el área donde se encuentra el tumor y, cuando irradiamos estas nanopartículas, se liberan algunos medicamentos allí o se produce un calentamiento local, lo que permite el tratamiento.
Cristales fotónicos, evolución y camaleón.
— El tema de su discurso en Science Bar Hopping es un camaleón. ¿Qué tiene que ver con eso?
- Cada vez que vuelvo a Petersburgo yVeo estos 50 tonos de gris, pienso en la jungla: todo es verde, colorido, hermoso, las aves del paraíso están cantando. Y hay un camaleón, que tanto quiere como cambia de color. ¿Y por qué puede hacer eso, y nosotros, la gente, no? Para averiguarlo, debemos recordar todo lo que se nos dijo en la escuela y en la universidad, y responder a la pregunta más básica: ¿de dónde proviene el color?
- Se sabe que el color proviene de la luz.
- Sí, y lo primero que significa - color blanco ya.Contiene todos los colores del arcoiris. Siguiendo los consejos de Newton o del grupo Pink Floyd (risas) y utilizando instrumentos simples como un prisma, podemos difundir la luz blanca en un espectro. La onda, como se sabe, se caracteriza por un período, y las ondas de diferentes colores tienen diferentes períodos: el azul es ligeramente más largo que el de la violeta, y así sucesivamente.
Portada del álbum Pink Floyd - El lado oscuro de la luna
Nuestro ojo está tan dispuesto que da diferentes señales.en el cerebro, cuando la luz llega a la retina con una longitud de 600 nm o 400 nm, por ejemplo. Para que nuestra retina reconozca el color, no necesitamos un fotón o cantidad de luz, sino un poco más. Por la noche, la luz también cae en la retina, pero solo podemos ver los contornos de los objetos. Por la noche, como sabes, todos los gatos son grises. Con una falta de intensidad de radiación, distinguimos solo donde los objetos son más claros o más oscuros.
Cuando la luz cae sobre un objeto, su superficieabsorbe algo Por ejemplo, un gato puede absorber el azul. Entonces el rojo anaranjado se reflejará en nuestra retina. Porque el azul y el naranja son complementarios. Por ejemplo, la clorofila es verde porque absorbe la luz roja y azul.
Por otro lado, tenemos pinturas con las quePodemos recolorear objetos. Pero esto no permite cambiar de color como lo hace un camaleón, a petición suya. Pero, ¿qué hace que las pinturas y los pigmentos tengan un color diferente? Probablemente sea algo que esté a nivel molecular o atómico. Y cuantas moléculas existen, hay tantas transiciones en ellas. Esto significa que cualquier diferencia mínima en los niveles de energía conduce al hecho de que puede cambiar radicalmente sus propiedades. Si el nivel excitado va por detrás del nivel del suelo exactamente en la misma energía del fotón incidente, ocurre un "milagro" y la molécula se colorea.
Camaleon
Se podría pensar que un camaleón es verde y rojo porque tiene los pigmentos correspondientes. Y quizás cambie de color porque, por ejemplo, la melanina es capaz de extenderse por las células.
- ¿Pero no es cierto?
- Sí, resulta que el camaleón no tiene ningún pigmento verde, pero solo hay amarillo donde está verde y un poco rojo.
- ¿Y cómo lo hace - cambiar de color?
- Aquí llegamos a lo más importante.La luz no es sólo un cuanto, sino también una onda. Y aquí es necesario comprender qué tamaño óptico debe tener un objeto para que interactúe efectivamente con la luz en forma de onda. El objeto debe ser proporcional a la longitud de onda. Aquí es donde llegamos a los conceptos de nanotecnología y nanoestructuras.
Aquí puedes hablar del color estructural, queHay tres opciones. El primer caso es un reflector multicapa, una serie de películas delgadas superpuestas entre sí. Por ejemplo, la gasolina derramada en el asfalto generalmente se ve como manchas de arco iris debido a la interferencia, porque la luz se refleja no solo desde el exterior sino también desde el interior. El segundo caso es una rejilla de difracción, por ejemplo, un disco de CD en el que observamos órdenes de difracción y variaciones de color. Para que la rejilla interactúe efectivamente con la luz, su período debe ser un múltiplo del período de onda de luz. Es decir, existe un vínculo directo entre los parámetros del material y su color. El tercer caso es un cristal fotónico tridimensional, por ejemplo, ópalo. Pero, de hecho, todo esto es un caso: un cristal fotónico, pero dependiendo de su dimensión.
Cristal fotónico- una estructura de estado sólido con una constante dieléctrica que cambia periódicamente o falta de homogeneidad, cuyo período es comparable a la longitud de onda de la luz.
Para los cristales fotónicos, así como para los comunes, hay "zonas prohibidas". Es decir, para algunas energías de fotones, la luz se refleja, un fotón dieléctrico, y para otros, por el contrario, un fotón conductor.
En la naturaleza, las nanoestructuras se encuentran a menudo - estoMariposas, especialmente pavos reales tropicales, afrodita (ratón de mar), que viven en el lecho marino, monos, plantas y, finalmente, un camaleón. Cristales fotónicos están bajo su piel. Dependiendo de su estado, el período de estos cristales cambia, y por lo tanto, la longitud de onda de la luz con la que interactúan también varía. En la capa superior de la piel de un camaleón se encuentra solo pigmento amarillo. Entonces esos mismos cristales fotónicos, en el estado normal del camaleón, reflejan el color azul. El color azul de los cristales fotónicos en combinación con el pigmento amarillo forman el color muy verde del camaleón. Curiosamente, hay otra capa debajo de la capa de estos cristales fotónicos, más separados. Está diseñado para reflejar la luz infrarroja para que el camaleón no se sobrecaliente. En esencia, la naturaleza en el proceso de evolución creó estructuras optimizadas idealmente, que hasta ahora, desafortunadamente, son inaccesibles para los humanos en tal perfección, aunque estamos tratando de copiar esto en la naturaleza.
"¿Por qué debería sacrificar completamente mi vida personal por el bien de la ciencia?"
- En Science Bar Hopping sorprendentemente muchas invitadas mujeres científicas. ¿Y el equipo de tu facultad? ¿Muchas chicas son físicas?
- Tenemos muchas chicas.Y nadie piensa siquiera que exista algún tipo de problema o desigualdad de género. Todo es muy bueno y positivo. Nunca me he encontrado con discriminación, si su pregunta implicaba este detalle en particular.
- Y al elegir una profesión, los padres o amigos no dijeron: ¿a dónde fuiste, física, óptica, horror?
- Tengo una familia donde mi madre es ingeniera, mi padre -Doctora, abuela - también ingeniera. Todas las mujeres en la familia enseñaron, así que para nosotros es más de lo normal. Incluso fui un poco forzado a ir por aquí. Pero de todos modos, a la hora de elegir una profesión, había muchas dudas.
Yo, por ejemplo, me reuní con la opinión de que las personasLas ciencias deben sacrificar sus vidas personales. Y si un hombre supuestamente puede hacerlo, entonces una mujer no lo es. Pero no entiendo por qué debería olvidarme por completo de mi vida personal por el bien de la ciencia, y no solo tomar mi vocación como un trabajo en el que puede lograr el éxito y resultados sobresalientes.
- ¿Por qué sigue existiendo este estereotipo de que la carrera es la elección equivocada para una mujer?
- Bueno, ¿qué puedo decir?Tenemos una sociedad patriarcal. Pero si hablamos de por qué no podemos alejarnos de esto tan fácilmente, entonces el problema radica en la actitud hacia las mujeres. Las mujeres dan a luz a sus hijos, muy a menudo se las deja solas, por regla general, no hay apoyo y las madres jóvenes a menudo no son contratadas.
Por lo tanto, los padres tienden a proteger a la niña,configúralo: tienes que ser una buena esposa para no terminar en esa situación. Pero, por supuesto, no estoy dispuesto a condenar a todas las personas con tales actitudes. Pero me parece que el apoyo estatal debe ser más grande y más fuerte, especialmente para las mujeres que quieren tener hijos. Yo, por ejemplo, todavía no tengo un hijo, pero quiero tener hijos en el futuro, y espero que por eso no tenga que abandonar la ciencia.
- ¿Qué piensa sobre el hecho de que en algunos países las mujeres son específicamente apoyadas en la ciencia, por ejemplo, con subvenciones, incluso si no han hecho nada destacado? ¿Es esto una discriminación inversa?
- Por supuesto que sí. Y eso no es muy bueno.Es mucho más importante en la etapa de jardín de infantes, en la escuela, cuando una mujer crece, prestar más atención al proceso de aprendizaje, a lo que hacen y dicen los maestros, para que ya en este nivel se absorban las ideas de igualdad.
Cuando la mujer ya ha crecido - y luego de repenteResulta que el mundo todavía trata a un hombre y una mujer de manera diferente, ya que causa sentimientos contradictorios. Esto es extraño e incorrecto. Por otro lado, hay una beca para mujeres científicas de L'Oreal. ¿Qué hay de malo en eso? No lo sé, me parece, como medida temporal de apoyo a las mujeres en la ciencia, esto es normal (es una beca, no cuotas), pero algún día esto no será necesario.