Академик Святослав Москаленко предсказал явление, которое привело к разработке нового типа лазера

2016-02-01
 
Экситон представляет собой пару электрон-дырка, которая может возбуждаться в полупроводниках под влиянием света. В 1958 году молдавский физик Святослав Москаленко и профессор М. А. Ламперт из США предсказали, независимо друг от друга, существование би-экситона, то есть экситонной молекулы, являющейся связанным состоянием двух электронов и двух дырок. Биэкситоны и многоэкситонные комплексы были впоследствии открыты экспериментальным путем. За эти открытия, группа сотрудников Российской Академии Наук и сотрудник АНМ Святослав Москаленко были награждены Государственной Премии СССР за 1988 год.  Биэкситоны используются в настоящее время для генерации пар взаимно зависимых фотонов в квантовой информатике.

Около 55 лет тому назад, изучая свойства экситонов в полупроводниках, молодой доктор наук Святослав Москаленко предсказал впервые  явление бозе-эйнштейновской конденсации и сверхтекучести экситонов и полупроводниках и описал обратимые оптико-гидродинамических явления, которые могут происходить  в неидеальном экситоном газе в условиях бозе-эйнштейновской конденсации. Работа, опубликованая в 1962 году в журнале  „Физика Твердого Тела” (vol. 4, p. 276), положила начало новому направлению в физике твердого тела - бозе-эйнштейновской конденсации экситонов и биэкситонов. С течением времени, это новое направление привлекало все большее число исследователей в различных научных центрах мира, которые не только подтвердили экспериментально явление, предсказанное академиком Святославом Москаленко, но доказали также его значение для практических применений. В частности, в Институте Прикладной Физики Академии Наук Молдовы явление бозе-эйнштейновской конденсации экситонов ибиэкситонов изучалось в течение более 50 лет с участием нескольких поколений исследователей. При этом были опубликованы более 1000 работ, включая 10 монографий, было  защищено около 40 диссертаций доктора физ-мат наук и 6 диссертаций доктора хабилитат. Результаты, полученные в различных научных центрах мира в течение 1962–2000 годов, были изложены в монографии S.A. Moskalenko, D.W. Snoke „Bose-Einstein condensation of excitons and biexcitons and coherent nonlinear optics with excitons, Cambridge University Press (2000).

Физика экситонов и биэкситонов высокой плотности показала восходящее развитие. Тогда, когда процесс конверсии экситон-фотон становится обратимым и многократным образуется новый тип элементарного возбуждения полу-вещество-полу-свет, названный поляритоном. Явление бозе-эйнштейновской конденсации этих возбуждений легло в основу разработки нового типа лазера - поларитонного лазера (http://www.nature.com/nphoton/journal/v8/n8/fig_tab/nphoton.2014.176_F1.html). Если для работы обычного лазера большинство электронов должны находиться в высоко энергетическом состоянии (с инверсной населенностью уровней), то  поляритонный лазер может работать и без выполнения этих условий. Среди основных преимуществ поляритонного лазера можно отметить крайне низкое значение пороговой плотности тока, необходимой для возбуждения диода. Кроме того, по сравнению с обычными лазерами, излучение поляритонного лазера может модулироваться более высокими частотами (другими словами, этот тип лазера включается и выключается гораздо быстрее).

Для молдавских ученых изобретение поляритонного лазера имеет особое значение, поскольку концептуальные теоретические основы, которые привели к такому научному и технологическому скачку, принадлежат академику Святославу Москаленко. Мы рады, что явление, предсказанное нашим ученым много лет тому назад, не только подтверждено экспериментально, но в настоящее время приводит к открытию новых лазеров, более эффективных и экономных чем существующие. 
 
                                                                                            Академик Ион Тигиняну,
                                                           Первый вице-президент Академии наук Молдовы