2021

unt propuse posibilități noi de cooperare neliniară dintre diferite specii de emițători cuantici la emisia și absorbția fotonilor și fononilor. Acest model neliniar de cooperare solicită introducerea unor noi parametri de ordine la tranzițiile de fază induse de tip emisie laser în care pătratul intensității de câmp, pătratul polarizării speciilor de emițători în interacțiune, pătratul de spin total și moment magnetic iau în considerație caracterul colectiv al componentelor fiecărei specii. Acești noi parametri de ordine capătă amplitudine și fază bine determinată și pot fi utilizați în studiul de mai departe a structurii moleculelor (biomoleculelor) în procesul interacțiunii radiației cu sistemele de ne echilibru (ce include și țesuturi celulare)[1-4]. Ei stau la baza dezvoltării unor abordări noi pentru tranzițiile de fază în mai multe specii de emițători. Posibilitățile de cooperare între emițători vor fi extinse atât pentru efectele colective dintre fotonii modurilor de cavitate sau modurilor de lumină ghidată prin fibra optică [5,6], cât și pentru vibrațiile lanțurilor de aminoacizi dintr-o serie de proteine cum ar fi rodopsine, microtubuli, hemoglobină [7,8]. Propunerea de proiect unește ca un tot întreg două tipuri de efecte cooperative dintre emițători. Primul este legat de sisteme dipol-active de emițătorii cuantici cu nucleele, atomii, moleculele cu dimensiuni mai mici decât semi-lungimea de undă a cuantei emise sau absorbite (ca de obicei pentru atomi, nuclee acest parametru mic este de ordinul 1/1000) [9]. Al doilea tip de emițători cuantici cuplați pot fi considerați micro-/nano- rezonatoarele, formate din elemente optice sub formă de sfere, toruri, fibre, conuri ori alte forme topologice cu dimensiuni geometrice comensurabile cu semi- lungimile de undă staționară generate în ele. La cuplajul optic aceste elemente pot forma structuri colective sub formă de molecule fotonice ori cristale fotonice. Elementele acestor structuri fiind relativ mari comparativ cu emițătorii atomici (moleculari), permit un cuplaj de rezonanță optică cu primul grup prin zona câmpului evanescent din apropiere de suprafața fiecăreia din ele [10]. În laborator s-a atras o atenție deosebită creșterii acestei suprafețe de contact din zona câmpului evanescent la micșorarea perioadei unei astfel de structuri periodice [11-13]. Astfel la rezonanța optică atomii, virușii, bacteriile plasați în zona câmpului apropiat pot fi ușor manipulați prin această interfață dintre metamaterial și fiecare radiator (Proiectul NATO SPS, STCU). În proiectul de față se vor propune o varietate nouă de molecule fotonice, ce conțin diferite elemente optice în contact, care se deosebesc atât prin dimensiuni cât și prin structura lor topologică. Efecte cooperative noi din regiunea zonei câmpului apropiat al acestor structuri la cuplajul optic cu emițătorii (atomi, molecule, biomolecule) vor sta la baza multor elaborări și lucrări științifice cu caracter aplicativ. Ele vor corela cu necesitățile stringente ale biologiei și medicinii moleculare în care manipularea și dirijarea unor molecule sub acțiunea luminii necesită o descriere fizică [14, 15]. În unele situații va fi cercetată anihilarea selectivă a unor substanțe toxice ori patogeni atrași de efectul pensetei optice "optical tweezers" propus de laureatul Premiului Nobel în Fizică A. Ashkin [12,16]. O atenție sporită se va acorda suprafețelor de contact ale elementelor metamaterialelor cu fluidul contaminat la penetrarea acestuia printre elemente metamaterialului. Echipamentele elaborate în laborator vor fi modernizate atât în baza structurilor noi cvasi- periodice de metamateriale compozite, formate din bile și fibre de cuarț cu dimensiuni variate, cât și prin utilizarea radiației pulsate laser de ordinul nanosecundelor din regiunea spectrală UV-C în combinație cu pulsuri din alt diapazon spectral [17]. Pentru atomii (moleculele) captate în structurile sus menționate vor fi discutate efecte noi în care se va lua în considerare aspectul cuantic al emisiilor de fotoni unde inseparabilitatea, nedistinguitate între stări și cuante, fidelitatea, discordul cuantic vor deveni proprietăți importante pentru fluxul de cuante scalabil [18]. Posibilități noi de excitare, ionizare și emisie colectivă de cuante de către emițători captați în zona câmpului evanescent vor fi evidențiate.