Циклопедия скорбит по жертвам террористического акта в Крокус-Сити (Красногорск, МО)

Марк Ильич Штокман

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Марк Ильич Штокман

(c) Фотоархив Сибирского отделения Российской академии наук, Источник: Архив ИАиЭ СО РАН
Дата рождения
21 июля 1947 года
Место рождения
Харьков, СССР
Дата смерти
11 ноября 2020 года
Место смерти
Атланта, США
Гражданство
Союз Советских Социалистических Республик СССР
США США



Научная сфера
физика




Известен как
один из пионеров плазмоники



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]