Конкурс научных работ 2015 года

Когерентные эффекты в терагерцовой области и их спектроскопические приложения.

Е.Н.Чесноков, П.В.Кошляков, В.В.Кубарев, Г.Н.Кулипанов
(Институт ядерной физики им. Г.И.Будкера, пр.Лаврентьева 11, Новосибирск 630090)

1. Общая формулировка научной проблемы и ее актуальность.

Развитие спектроскопических методов для изучения быстропротекающих процессов.

2. Конкретная решаемая в работе задача и ее значение.

В спектроскопии дальней ИК области в последние годы интенсивно развивается импульсный метод time-domain spectroscopy, использующий короткие оптические импульсы с достаточно широким спектром. В отличие от традиционных спектроскопических методов, информация о спектре среды извлекается в результате анализа зависящего от времени импульсного отклика среды (оптическая свободная индукция ). Этот метод удобен для изучения быстропротекающих процессов, потому что полная информация о спектре регистрируется в течение короткого промежутка времени. Использование мощного ЛСЭ открывает для этого вида спектроскопии новые возможности.

3. Используемый подход, его новизна и оригинальность.

Новизна и оригинальность подхода связана с экспериментальными возможностями. В первую очередь это достаточно мощные и короткие импульсы ЛСЭ. Во-вторых это сверхбыстрые приемники терагерцового излучения, разработанные в ИЯФе. Это позволило регистрировать когерентный отклик среды на короткий оптический импульс (оптическую свободную индукцию) в реальном времени после одного импульса.

4. Полученные результаты и их значимость.

В работе наблюдались различные когерентные эффекты, возникающие при распространении коротких импульсов терагерцового излучения в газах.

Были найдены условия, при которых излучение свободной индукции обладает узким спектром и большой длительностью, что дает возможность использования его как опорного сигнала для восстановления молекулярных спектров в импульсных экспериментах.

Впервые было прослежено формирование и дальнейшая трансформация 0- π импульсов в оптически плотной среде. Впервые были получены эхо-подобные сигналы оптической свободной индукции для молекул типа ассиметричного волчка.

Впервые наблюдался эффект вращения плоскости поляризации для оптической свободной индукции в магнитном поле. Этот эффект может быть использован в time-domain spectroscopy для выделения сигналов свободных радикалов на фоне сигналов диамагнитных молекул.

5. Уровень полученных результатов в сравнении с мировым.

Работа поддержана грантом РФФИ 15-03-05352 «Развитие методов сверхбыстрой спектроскопии свободных радикалов в далекой ИК области с использованием лазера на свободных электронах».
Приглашенный доклад The XVIIIth Symposium and School on High Resolution Molecular Spectroscopy June 30 - July 4, 2015, Tomsk, Russia

6. Вклад авторского коллектива.

Вклад авторского коллектива был основным при проведении расчетов, интерпретации полученных результатов и подготовке публикаций. При проведении экспериментов вклад участников ИХКГ и ИЯФ был примерно одинаков.

Список публикаций.

Chesnokov, E. N.; Kubarev, V. V.; Koshlyakov, P. V.; Kulipanov, G.N. Direct observation of the terahertz optical free induction decay of molecular rotation absorption lines in the sub-nanosecond time scale. //APPLIED PHYSICS LETTERS Volume: 101 Issue: 13, 131109 (2012)
Chesnokov, E. N.; Kubarev, V. V.; Koshlyakov, P. V.; Kulipanov, G.N. Very long terahertz free induction decay in gaseous hydrogen bromide. //LASER PHYSICS LETTERS Volume: 10 Issue: 5, 055701 (2013)
Chesnokov, E. N.; Kubarev, V. V.; Koshlyakov, P. V. Rotation commensurate echo of asymmetric molecules-Molecular fingerprints in the time domain. //APPLIED PHYSICS LETTERS Volume: 105 Issue: 26 , 261107 (2014)
E.N. Chesnokov, V.V. Kubarev, P.V. Koshlyakov, Y.V. Getmanov, O.A. Shevchenko. Non-Faraday rotation of the free induction decay in gaseous NO.// Chemical Physics Letters 636 203–207 (2015)
Kulipanov, G.N.; Bagryanskaya, E.G. ; Chesnokov, E.N. ; Choporova, Y.Yu. ; Gerasimov, V.V. ; Getmanov, Y.V. ; Kiselev, S.L. ; Knyazev, B.A. ; Kubarev, V.V. ; Peltek, S.E. ; Popik, V.M. ; Salikova, T.V. ; Scheglov, M.A. ; Seredniakov, S.S. ; Shevchenko, O.A. ; Skrinsky, A.N. ; Veber, S.L. ; Vinokurov, N.A. Novosibirsk Free Electron Laser—Facility Description and Recent Experiments. //Terahertz Science and Technology, Volume:5 , 798 – 809 (2015)