Марк Ильич Штокман
Марк Штокман (англ. Mark Stockman) — советско-американский физик, работавший в области нелинейной оптике и плазмонике, д.ф.-м.н., профессор.
Ранний период[править]
Появился на свет в семье горного инженера Ильи Григорьевича Штокмана, потомка кантониста.
Сначала поступил на физфак КГУ, но после 2-го курса перешел в НГУ. Учился в аспирантуре Института ядерной физики в Новосибирске и в 1974 г. защитил кандидатскую по коллективным явлениям в ядрах.
Карьера[править]
В 1975 г., охладев к ядерной физике, устроился в ИАиЭ в Новосибирске, где занимался нелинейной оптикой в группе С.Г. Раутиана.
В 1989 г. стал д.ф.м.н., защитив работу по нелинейно-оптическим явлениям в макромолекулах.
В 1990 г. стал исследователем в Университете штата Нью-Йорк в Буффало. Год спустя стал приглашенным профессором в Университете штата Вашингтон, а в 2001 г. — профессором физики Университета штата Джорджия, где трудился до последних дней. В 2012 г. стал директором-основателя Центра нанооптики (Center for Nano Optics at Georgia State University). Приглашенный профессор в Институте квантовой оптики общества им. М. Планка и т. д.
Вклад в науку[править]
В СССР ведущее внимание уделял нелинейной оптике, например исследованию двухфотонных процессов при взаимодействии лазерного излучения с биологическими макромолекулами. Предсказал эффекты расщепления и светоиндуцированной диффузии молекул ДНК, предложил метод селективного разрезания молекул ДНК с помощью лазерного излучения.
Разработал метод селективного (адресного) лазерного разрезания молекул ДНК как перспективный инструмент для генной инженерии. Начал исследования нелинейных фотопроцессов в кластерах (включая фрактальных) и в наноструктурах, где обнаружились огромные нелинейности, связанные с плазменными колебаниями.
Со 2-й половины 80-х изучал оптические свойства металлических наноструктур и фрактальных кластеров, где возможны гигантские нелинейности за счет возбуждения в них плазменных колебаний. Представил ряд классических плазмонных наноструктур.
В США сосредоточился на проблемах нанооптики и наноплазмоники.
В 2003 г. с коллегами изучил нанолинзу, состоящую из самоподобной цепочки металлических частиц всё меньшего размера и позволяющую реализовать каскад локализации и усиления электрического поля вблизи её поверхности.
Также в 2003 г. вместе с Давидом Бергманом из университета Тель-Авив выдвинул и теоретически обосновал концепцию спазера — плазмонного аналога лазера, способный генерировать когерентные локализованные поля, соответствующие тем или иным модам плазмонных колебаний. 1-я демонстрация спазера осуществлена в 2009 г. Занимался развитием данного направления.
В 2004 г. представил гипотезу плазмонной нанофокусировки, продемонстрировав значительное (на несколько порядков) усиление поля у вершины конической металлической поверхности за счет адиабатической локализации во всё меньшем объеме распространяющегося вдоль неё поверхностного плазмон-поляритона. Исследовал свойства плазмонов и в других характерных геометриях, включая димеры наночастиц и металлические поверхности со случайной структурой.
Развивал идеи сверхбыстрой наноплазмоники. В 2007 г. с группой Ференца Крауса предложил концепцию аттосекундной плазмонной микроскопии, позволяющей регистрировать ближние поля наноструктур на аттосекундных масштабах времени с нанометровым пространственным разрешением.
С 2008 г. с группой Харальда Гиссенаразработал схему сверхбыстрого когерентного управления плазменными колебаниями, возбуждаемыми первым импульсом света, с помощью второго импульса.
Изучал свойства вещества в сверхсильных полях, например вблизи металлических наноструктур. Разработал теорию металлизации диэлектриков в сильных полях, впоследствии расширил свой подход на другие материалы, в том числе двумерные (такие, как графен). Всё это послужило базой новаторского направления — петагерцовой оптоэлектроники.
В целом, А.М. Шалагин следующим образом описывает вклад учёного в науку:
Общепризнанным выдающимся достижением М.И. Штокмана стали теоретическая разработка и практическое создание так называемых «спазеров» (SPASER) – нанолазеров. Спазер генерирует локальные оптические поля высокой интенсивности и временной когерентности за счёт возбуждения плазмонных колебаний в наночастицах. Спазер обеспечивает уникальные возможности зондирования, манипуляции и модификации нанообъектов. Это сверхбыстрый (фемтосекундный) генератор и наноусилитель локальных оптических полей. Он может функционировать как транзистор с полосой пропускания 10–100 ТГц. Название SPASER (Surface Plasmon amplification by Stimulated Emission of Radiation) предложено также М.И. Штокманом, и оно сразу же прижилось, в чём проявилось беспрекословное признание за ним этого открытия[1].
Семья и личная жизнь[править]
Со своей супругой, Брониславой Матвеевной Штокман (в девичестве Мецгер), учёном в области вирусологии и молекулярной биологии, имел сына Дмитрия.
Труды[править]
- Shalaev V.M., Shtokman M.I. Optical properties of fractal clusters (susceptibility, surface enhanced Raman scattering by impurities) // Sov. Phys. JETP. — 1987. — Vol. 65. — P. 287–294.
- Stockman M.I., Shalaev V.M., Moskovits M., Botet R., George T.F. Enhanced Raman scattering by fractal clusters: Scale-invariant theory // Physical Review B. — 1992. — Vol. 46. — P. 2821–2830.
- Stockman M.I., Faleev S.V., Bergman D.J. Localization versus Delocalization of Surface Plasmons in Nanosystems: Can One State Have Both Characteristics? // Physical Review Letters. — 2001. — Vol. 87. — P. 167401.
- Stockman M.I., Faleev S.V., Bergman D.J. Coherent Control of Femtosecond Energy Localization in Nanosystems // Physical Review Letters. — 2002. — Vol. 88. — P. 067402.
- Bergman D.J., Stockman M.I. Surface Plasmon Amplification by Stimulated Emission of Radiation: Quantum Generation of Coherent Surface Plasmons in Nanosystems // Physical Review Letters. — 2003. — Vol. 90. — P. 027402.
- Li K., Stockman M.I., Bergman D.J. Self-Similar Chain of Metal Nanospheres as an Efficient Nanolens // Physical Review Letters. — 2003. — Vol. 91. — P. 227402.
- Nordlander P., Oubre C., Prodan E., Li K., Stockman M.I. Plasmon Hybridization in Nanoparticle Dimers // Nano Letters. — 2004. — Vol. 4. — P. 899–903.
- Stockman M.I. Nanofocusing of Optical Energy in Tapered Plasmonic Waveguides // Physical Review Letters. — 2004. — Vol. 93. — P. 137404.
- Stockman M.I. Criterion for Negative Refraction with Low Optical Losses from a Fundamental Principle of Causality // Physical Review Letters. — 2007. — Vol. 98. — P. 177404.
- Stockman M.I., Kling M.F., Kleineberg U., Krausz F. Attosecond nanoplasmonic-field microscope // Nature Photonics. — 2007. — Vol. 1. — P. 539–544.
- MacDonald K.F., Sámson Z.L., Stockman M.I., Zheludev N.I. Ultrafast active plasmonics // Nature Photonics. — 2009. — Vol. 3. — P. 55–58.
- Stockman M.I. The spaser as a nanoscale quantum generator and ultrafast amplifier // Journal of Optics. — 2010. — Vol. 12. — P. 024004.
- Stockman M.I. Nanoplasmonics: past, present, and glimpse into future // Optics Express. — 2011. — Vol. 19. — P. 22029-22106.
- Stockman M.I. Spaser Action, Loss Compensation, and Stability in Plasmonic Systems with Gain // Physical Review Letters. — 2011. — Vol. 106. — P. 156802.
- Stockman M.I. Nanoplasmonics: From Present into Future // Plasmonics: Theory and Applications / T. Shahbazyan, M.I. Stockman. — Dordrecht: Springer, 2013. — P. 1-101.
- Krausz F., Stockman M.I. Attosecond metrology: from electron capture to future signal processing // Nature Photonics. — 2014. — Vol. 8. — P. 205–213.
Источники[править]
- Родившиеся 21 июля
- Родившиеся в 1947 году
- Персоналии по алфавиту
- Родившиеся в Харькове
- Умершие 11 ноября
- Умершие в 2020 году
- Умершие в Атланте
- Учёные по алфавиту
- Физики СССР
- Физики США
- Преподаватели Университета штата Джорджия
- Члены Американского физического общества
- Члены Оптического общества Америки
- Доктора физико-математических наук
- Сотрудники СО АН СССР
- Евреи в СССР
- Евреи в России
- Евреи-физики
- Потомки кантонистов