Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия: Социальные науки

16+

Название статьи

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ, АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ СУПЕРКОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВОЙ АРХИТЕКТУРОЙ ДЛЯ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ

Номер журнала	5
Дата выпуска	2012

Раздел

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Тип статьи	научная статья	Коды УДК	004.942, 004.272.26, 530.145
Страницы	228-235	Ключевые слова	суперкомпьютерное моделирование, метаматериалы, плазмонные и фотонные кристаллы, терагерцовая оптоэлектроника, GPU, технология CUDA, параллельные вычисления

Авторы

Бакунов Михаил ИвановичБитюрин Никита МихайловичГергель Виктор ПавловичКим Аркадий ВалентиновичЛинев Алексей ВладимировичСатанин Аркадий Михайлович

Место работы

Бакунов Михаил Иванович Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского
Битюрин Никита Михайлович Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского
Гергель Виктор Павлович Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского
Ким Аркадий Валентинович Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского
Линев Алексей Владимирович Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского
Сатанин Аркадий Михайлович Нижегородский госуниверситет им. Н.И. Лобачевского

Аннотация

Обсуждаются современные проблемы технологии суперкомпьютерного моделирования электродинамических свойств планарных метаматериалов, плазмонных и фотонных кристаллов нового типа для целей терагерцовой оптоэлектроники. Объектами моделирования являются наноструктурированные волноведущие системы с заданными оптоэлектронными свойствами, включающие оптические световоды и фотонно-кристаллические волокна, планарные металло-диэлектрические структуры с резонансными и киральными элементами, наноструктурированные материалы с принципиально новой архитектурой на основе иерархических массивов металлических и полупроводниковых нанокристаллов, встроенных в диэлектрические матрицы. Проектируемые среды позволят управлять параметрами экситон-плазмонных возбуждений, осуществлять преобразование полей в заданных диапазонах частот и мощностей излучения, производить манипуляцию временными и поляризационными характеристиками полей. Решение подобных задач возможно благодаря использованию суперкомпьютерных технологий, позволяющих осуществить численные эксперименты, моделирующие процессы формирования сложных нанокомпозитных структур, и рассчитать их электродинамические характеристики.

Загрузить статью

Библиографический список

1 . Agranovich V.M., Shen Y.R., Baughman R.H., Zakhidov A.A. // Phys. Rev. B. 2004. Vol. 69. P. 165112-1-165112-7.
2 . Zharov A.A., Shadrivov I.V., Kivshar Yu.S. // Phys. Rev. Lett. 2003. Vol. 91. P. 037401-1–037401-4.
3 . Shvets G. // Phys. Rev. B. 2003. Vol. 67. P. 035109-1–035109-8.
4 . Veselago V.G. // Phys. Usp. 2003. Vol. 46 (7). P. 764–768.
5 . Zhang S., Fan W., Malloy K.J., Brueck S.R.J., Panoiu N.C., Osgood R.M. // J. Opt. Soc. Am. B. 2006. Vol. 23. P. 434–438.
6 . Ziolkowski R.W. // J. Opt. Soc. Am. B. 2006. Vol. 23. P. 451–460.
7 . Korobkin D., Urzhumov Ya., Shvets G. // J. Opt. Soc. Am. B. 2006. Vol. 23. P. 468–478.
8 . Lazarides N., Tsiro- nis G.P. // Appl. Phys. Lett. 2007. Vol. 90. P. 163501-1–163501-3.
9 . Budiarto E. et al. // IEEE J. Quantum Electron. 1996. V. 32. P. 1839–1846.
10 . Blanchard F. et al. // Opt. Express. 2007. V. 15. P. 13212–13220.
11 . Sakai K. Terahertz optoelectronics. Springer, 2005.
12 . Bakunov M.I. et al. // J. Appl. Phys. 2006. V. 100. P. 026106-1–026106-3.
13 . Bakunov M.I. et al. // Phys. Rev. B. 2005. V. 72. P. 195336-1–195336-9.
14 . Bakunov M.I. et al. // J. Appl. Phys. 2005. V. 98. P. 033101-1–033101-7.
15 . Pendry J.B. et al. // Science. 2004. V. 305. P. 847–848.
16 . Bakunov M.I. et al. // Opt. Express. 2009. V. 17. P. 9323–9329.
17 . G?pel W., Liedberg B. // Biosensors&Bioelectronics. 1995. V. 10. P. 743.
18 . Bussjager R.J., Macleod H.A. // Appl. Opt. 1996. V. 35. P. 5044–5047.
19 . Saxler J. et al. // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. P. 155427-1–155427-4.
20 . Agrawal G.P. Nonlinear Fiber Optics. San Diego: Academic, 2001.
21 . Husakou A.V., Herrmann J. // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 87. P. 203901–203904.
22 . Laegsgaard J. // Opt. Express. 2007. V. 15. P. 16110–16123.
23 . Anashkina E.A., Andrianov A.V., Muravyev S.V., Kim A.V. // Opt. Express. 2011. V. 19. P. 20141–20150.
24 . Novotny L., Hetch B. Principles of Nano-Optics. Cambridge University Press, 2008.
25 . Lu Y.-F. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 2001. V. 60. 6B.
26 . Chong T.C., Hong M.H., Shi L.P. // Laser & Photon. Rev. 2010. № 4. P. 123.
27 . McLeod, Arnold C.B. // Nature Nanotechnology. 2008. № 3. P. 413.
28 . Pikulin A., Bityurin N., Langer G., Brodoce- anu D., Baeuerle D. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 91. P. 191106.
29 . Wang Z.B. et al. // J. Laser Micro-Nanoengin. 2008. V. 3. P. 14–18. 2008; Arnold N. // Appl. Phys. A 2008. № 92. Р. 1005.
30 . Pikulin A., Afanasiev A., Alexandrov A.P., Agareva N., Bredikhin V., Bityurin N. // Optics Express. 2012. V. 20. P. 9052.
31 . Ebbesen T.W., Genet C., Bozhevolnyi S.I. // Phys. Today. 2008. V. 61. P. 44.
32 . Satanin A.M, Joe Y.S., Kim C.S., Vasilevskiy M.I. // Phys. Rev. E. 2005. V. 72. P. 066618.
33 . Ким Ч.С., Сатанин А.М., Штенберг В.Б. // ФТТ. 2003. T. 45. C. 594.
34 . Biteen J.S. et al. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. P. 131109.
35 . Kim B.-H. et al. // Adv. Mat. 2008. V. 20. P. 3100.
36 . Smolyninov I.I., Mazzoni D.L., Davis C.C. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. P. 3877.
37 . Francois L. et al. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. P. 6133.
38 . Lu Yu. et al. // Nano Lett. 2005. V. 5. № 1. P. 5.
39 . Alexandrov A. et al. //Appl. Surf. Sci. 2005. P. 248.
40 . Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности / Под ред. В.А. Садовничего, Г.И. Савина, Вл.В. Воеводина. М.: Изд-во МГУ, 2009.
41 . Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности (Второй выпуск) / Под ред. В.А. Садовничего, Г.И. Савина, Вл.В. Воеводина. М.: Изд-во МГУ, 2010. [http://hpc-russia.ru/b ook2_ready.html].
42 . Суперкомпьютерные технологии в науке, образовании и промышленности (Третий выпуск) / Под ред. В.А. Садовничего, Г.И. Савина, Вл.В. Воеводина. М.: Изд-во МГУ, 2012. [http://hpc-russia.ru/ book3 _ready.html].
43 . Гергель В.П., Стронгин Р.Г. // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2010. № 3 (1). С. 191–199.
44 . TOP500 Project [http://www.top500.org]; TOP50 суперкомпьютеров [http://top50.supercompu-ters.ru]; Graph500 [http://www.graph500.org/];HPC Challenge Benchmark [http://icl.cs.utk.edu/hpcc/index.html].
45 . Эксафлопные технологии. Концепция по развитию технологии высокопроизводительных вычислений на базе суперЭВМ эксафлопного класса (2012–2020 гг.) [http://filearchive.cnews.ru/doc/2012/03/esk_ tex.pdf].
46 . Вшивков В.А., Снытников А.В. Особенности проведения экзафлопс-расчетов в физике плазмы // Вычислит. методы и программирование. 2012. Т. 13.
47 . Вшивков В.А., Вшивков К.В., Дудникова Г.И. Алгоритмы решения задачи взаимодействия лазерного импульса с плазмой // Вычислительные технологии. 2001. Т. 6. № 2.
48 . Гергель В.П. и др. Отчет ННГУ по опытно-конструкторской работе по теме: «Разработка высокопроизводительного программного комплекса для квантово-механических расчетов и моделирования наноразмерных атомно-молекулярных систем и комплексов» в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2012 годы», 2009.
49 . Гергель В.П., Линёв А.В. Проблемы и перспективы достижения экзафлопного уровня производительности суперкомпьютерных систем // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2012. № 3 (1). С. 189–198.