Cu prilejul aniversării a 70-a de la crearea primelor instituţii de cercetare şi a 55-a de la inaugurarea şi fondarea Academiei de Ştiinţe a Moldovei, CURENTUL lansează o suită de materiale ce vizează descoperirile şi inovaţiile savanţilor moldoveni şi rezonanţa acestora.

Astăzi facem cunoștință cu academicianul Sveatoslav Moscalenco, care a prezis un fenomen ce a condus la elaborarea unui nou tip de laser.

Excitonul reprezintă o pereche electron-gol care poate fi excitată în semiconductori sub influenţa luminii. În anul 1958, fizicianul moldovean Sveatoslav Moscalenco  şi profesorul din SUA,  M. A. Lampert, au prezis independent existenţa biexcitonului, adică a moleculei de excitoni ce reprezintă o stare legată formată din doi electroni şi două goluri. Ulterior, biexcitonul şi complecșii multiexcitonici au fost descoperiţi experimental. Pentru aceste descoperiri, un grup de savanți ai Academiei de Științe Ruse și colaboratorul Academiei de Ştiinţe a Moldovei, Sveatoslav Moscalenco au fost menționați, în 1988, cu Premiul de Stat al fostei URSS. Biexcitonii, în calitate de sursă eficientă de generare a perechilor de fotoni interdependenţi, sunt folosiţi actualmente în informatica cuantică.

Cu circa 55 de ani în urmă, studiind proprietăţile excitonilor în semiconductori, tânărul doctor în ştiinţe Sveatoslav Moscalenco a prezis, în premieră, fenomenul condensării Bose-Einstein a excitonilor şi suprafluiditatea lor în semiconductori şi a descris procesele reversibile optico-hidrodinamice care pot avea loc într-un gaz neideal de excitoni în condițiile de condensare Bose-Einstein. Lucrarea, publicată în 1962, în revista „Физика Твердого Тела” (vol. 4, p. 276) a iniţiat dezvoltarea unei direcţii noi în fizica corpului solid – condensarea Bose-Einstein a excitonilor şi biexcitonilor.

În decursul anilor, această direcţie nouă a atras un număr impunător de cercetători în diverse centre științifice ale lumii care nu numai au confirmat experimental fenomenul prezis de academicianul Sveatoslav Moscalenco, dar şi au demonstrat importanţa lui pentru aplicaţii practice. În particular, la Institutul de Fizică Aplicată al Academiei de Ştiinţe a Moldove, fenomenul condensării Bose-Einstein a excitonilor şi biexcitonilor a fost studiat timp de peste 50 de ani cu participarea mai multor generații de cercetători, fiind publicate mai mult de o mie de lucrări, inclusiv 10 monografii, au fost susținute 40 de teze de doctor în științe fizico-matematice și 6 teze de doctor habilitat.

Rezultatele obținute în diferite centre științifice ale lumii în perioada anilor 1962-2000 au fost expuse în monografia scrisă de S. A. Moskalenko și D. W. Snoke „Bose-Einstein condensation of excitons and biexcitons and coherent nonlinear optics with excitons”, Cambridge University Press (2000).

O dezvoltare ascendentă a avut fizica excitonilor și biexcitonilor de înaltă densitate. Atunci când procesul de conversie exciton-foton este reversibil şi multiplu se formează o excitaţie elementară nouă, în esenţă semi-materie / semi-lumină, numită polariton. Fenomenul condensării Bose-Einstein al acestor excitaţii a stat la baza elaborării unui nou tip de laser – laserului polaritonic.

Dacă pentru funcţionarea laserului obişnuit majoritatea electronilor trebuie să se afle într-o stare energetică înaltă (cu inversia numerelor de ocupare), atunci laserul polaritonic poate funcţiona şi fără satisfacerea acestei condiţii. Printre principalele avantaje ale laserului polaritonic se poate de menţionat faptul că densitatea curentului de prag, necesară pentru excitarea diodei, este extrem de mică. În plus, în comparaţie cu laserele obişnuite, emisia laserului polaritonic poate fi modulată la frecvenţe mult mai mari (cu alte cuvinte, acest laser se porneşte şi se opreşte mult mai repede).

Pentru savanţii din Republica Moldova inventarea laserului polaritonic are o semnificaţie aparte, deoarece bazele conceptuale teoretice, care au adus la acest salt ştiinţific şi tehnologic, aparţin academicianului Sveatoslav Moscalenco. Fenomenul, prezis de savantul nostru cu mulţi ani în urmă, nu numai că a fost confirmat experimental, dar actualmente conduce şi la inventarea unor noi lasere, mult mai eficiente şi mai economice decât cele existente.

Cristina Parfeni