Відділ лазерної спектроскопії | IOP
Відділ лазерної спектроскопії
Відділ лазерної спектроскопії | IOP
Завідувач відділом

кандидат фізико-математичних наук (2013, спеціальність «Оптика, лазерна фізика»); старший дослідники (2024, спеціальність 104 «Фізика та астрономія»)
Держипольська Людмила Анатоліївна


Відділ лазерної спектроскопії було засновано у 2006 році. З моменту створення і до 2026 року його незмінним керівником був доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник, член-кореспондент НАН України Анатолій Негрійко, під керівництвом якого формувалися і розвивалися головні наукові напрями та традиції підрозділу. З початку 2026 року відділ очолює кандидат фізико-математичних наук, старший дослідник Людмила Держипольська.

Дослідження відділу охоплюють фундаментальні напрями в галузі лазерної спектроскопії та лазерної фізики, нелінійної, квантової, когерентної оптики. Співробітники відділу активно працюють за завданнями програм Національної академії наук України, реалізують наукові проєкти за підтримки Національного фонду досліджень України, Міністерства освіти і науки та НАН України.

Вагомі результати роботи підрозділу неодноразово відзначалися на державному та академічному рівнях. У 2008 р. за цикл фундаментальних робіт по впливу лазерного світла на біологічні процеси та застосування для розвитку біотехнологій доктору ф.-м.н. Анатолію Негрійку у складі авторського колективу присуджена Премія академій наук України, Білорусі і Молдови. У 2009 році за прикладні дослідження у галузі фізики і техніки лазерів кандидату фізико-математичних наук, провідному науковому співробітнику відділу Володимиру Безродному у складі авторського колективу присуджена Державна премія України в галузі науки і техніки, у 2024 році за цикл праць «Зворотні та незворотні ефекти впливу лазерного випромінювання на відеосистеми» Володимир Безродний, Людмила Держипольська та Анатолій Негрійко удостоєні премії НАН України імені Івана Пулюя. У 2025 році Людмила Держипольська нагороджена орденом княгині Ольги ІІІ ступеня.

Відділ активно підтримує нове покоління дослідників: у 2026 році двоє молодих науковців — Єлизавета Бутакова та Ярослав Шарлович — здобули перемогу в першому конкурсі проєктної PhD-аспірантури від МОН України, забезпечуючи спадкоємність наукових розробок і впевнений розвиток відділу.

Від початку заснування діяльність відділу здійснюється відповідно до пріоритетного напряму досліджень Інституту фізики НАН України «Фізика лазерів, нелінійна та сингулярна оптика, голографія», охоплюючи дослідження як фундаментального, так і прикладного спрямування.

Наукова робота підрозділу зосереджена на таких ключових напрямах:

  • нелінійна лазерна спектроскопія;
  • фізика і техніка лазерів;
  • оптика лазерних пучків
  • резонансна взаємодія лазерного випромінювання з атомами, молекулами, мікро- та наночастинками, а також біологічними системами;
  • лазерне приладобудування.

Відповідно до цих напрямів у відділі функціонують три наукові групи:

  • У науковій групі під керівництвом головного наукового співробітника, член.-кор. НАНУ, д.ф.-м.н А.М. Негрійка виконуються роботи по нелінійній лазерній спектроскопії атомів, світловому тиску лазерного випромінювання на малі твердотільні частки та дослідженні лазерних пінцетів для таких часток, фізиці і техніці лазерів, зокрема, лазерів з вузьким спектром випромінювання та імпульсних твердо тільних лазерів з діодною накачкою, взаємодії лазерного випромінювання з речовиною, у т.ч. з біологічними системами.
  • Група під керівництвом провідного наукового співробітника к.ф-м.н. В.І. Безродного вивчає закономірності спектрів поглинання та флуоресценції новітніх органічних барвників у полімерних матрицях та їх застосування для пасивної модуляції добротності твердотільних лазерах.
  • Група завідувача відділу. к.ф-м.н. Л.А. Держипольської досліджує фізику оптичних лазерних пучків, керування ними методами голографії та кореляційної техніки, їх поширення у атмосфері, зворотні та незворотні ефекти дії інтенсивного лазерного випромінювання на відеосистеми, методи керування лазерними пучками для їх застосування у лазерному приладобудуванні.

Напрями діяльності відділу з фізики і техніки лазерів з вузьким спектром випромінювання, лазерної спектроскопії надвисокої роздільної здатності, експериментальних досліджень світлового тиску на атоми, молекули та твердотільні частки, пасивної модуляції добротності лазерів методами насиченого поглинання барвників, розчинених у полімерних матрицях, деяких аспектів застосування лазерів для оборонних задач є унікальними для України і не здійснюються у інших наукових установах. Разом з тим, вони відповідають сучасним напрямам роботи передових світових наукових лазерних центрів.

Приклади отриманих наукових результатів.

  • Розглянуті та проаналізовані ефективні розщеплювачі атомного пучка на основі передачі значного механічного імпульсу за схемами вимушених переходів атомів між енергетичними рівнями у полі зустрічних лазерних імпульсів. Запропоновані застосування вказаних механізмів для створення інтерферометрів на основі молекулярних пучків. В основі пропозиції лежить перше експериментальне спостереження авторами передачі значного механічного імпульсу молекулам від лазерного поля. Запропонована схема може бути використана у перспективних інтерферометрах матеріальних часток.
  • Розроблені та експериментально реалізовані оптичні пастки для твердотільних поглинаючих часток мікронного та субмікронного розміру. Принципово важливим для стабільного утримання поглинаючих часток у них є використання лазерних пучків з мінімумом інтенсивності на осі пучка (наприклад, пучків типу Лагера-Гауса). Розроблений універсальний метод тривимірної локалізації (визначення положення) одиничних мічених і немічених частинок на основі обчислення локального градієнта зображень частинок. Він перевершує найсучасніші методи локалізації в умовах високого рівня шуму, і здатний локалізувати нано- та мікрочастинки у тривимірному просторі з точністю до нанометрів із часом обчислення до мілісекунди.
  • На основі фундаментальних досліджень фотофізики молекул органічних барвників у полімерних матрицях розроблені нові активні і пасивні лазерні елементи з використанням матриць на основі аліфатичного поліуретану, допованих поліметиновими барвниками, які мають високу променеву стійкість та високу квантову ефективність. Експериментально підтверджено, що використання пасивних лазерних затворів, створених на основі таких матеріалів для модуляції добротності імпульсних неодимових лазерів забезпечують генерацію моноімпульсів великої потужності з ефективністю, що перевищує кращі аналоги.
  • Обґрунтовано застосування самоасоціативної схеми Фур’є- голографії як оригінальної схеми оптичного шифрування зображень та встановлені основні її переваги в порівняні із відомими схемами: підвищена надійність ключа дешифрування завдяки його двокомпонентності, гнучкість вибору ключа та режиму роботи схеми (з/без підсвічування ключа), стійкість ключа до пошкодження завдяки його надлишковості, наявність можливості асоціативного пошуку в масиві даних за ключем; опція додавання в зображення спеціальних міток-ключів для пошуку та розмежування рівнів доступу.
  • Розроблено оригінальні експериментальні макети лазерів: компактний твердотільний лазер на основі кристала Nd:YAG із діодним накачуванням кіловатного рівня потужності, а також компактні дискові лазери на кристалах Nd:YAG та Yb:YAG із діодним накачуванням в імпульсному режимі генерації. Для забезпечення генерації надкоротких імпульсів (порядку 10 нс) у всіх конструкціях застосовано пасивні модулятори добротності на основі оптично прозорих поліуретанових матриць — як чистих, так і допованих барвниками та наночастинками (патент на винахід № 107024 від 10.11.2014, «Оптично-прозора забарвлена полімерна композиція», авторів Безродного В. І., Негрійка А. М., Косянчук Л. Ф., Стратілата М. С.).
  • Досліджено поширення лазерних пучків із різними просторово-енергетичними характеристиками на реальних відкритих атмосферних трасах, а також проведено теоретичні розрахунки щодо формування таких пучків із заданими параметрами як на малих, так і на великих дистанціях. Створено методику активного лазерного виявлення оптичних елементів на базі ретрорефлексу в умовах інтенсивного фонового сонячного засвічення.
  • Визначено пороги чутливості оптико-електронних пристроїв видимого діапазону спектра до дії лазерного випромінювання. Експериментально й теоретично встановлено рівні як незворотного ураження, так і тимчасового засліплення чутливих елементів систем під дією лазерних джерел із різними довжинами хвиль у неперервному та імпульсному режимах генерації.
  • Запропоновано новий підхід до передавання інформації про просторовий розподіл хвильового фронту оптичного зображення крізь фазово-неоднорідні середовища, який ґрунтується на голографічному принципі динамічної компенсації фазових спотворень під час їх запису. Сформульовано й досліджено концепцію оптичного шифрування на базі самоасоціативної схеми Фур'є-голографії, а також обґрунтовано перспективи її реалізації в реальних і віртуальних оптичних криптографічних системах.

Експертна діяльність:

  • Експертиза наукових проєктів: член-кореспондент НАН України Анатолій Негрійко є експертом Національного фонду досліджень України («Наука для безпеки людини і суспільства», «Підтримка досліджень провідних та молодих вчених», «Наука для безпеки і сталого розвитку», «Наука для відбудови України у воєнний та повоєнний періоди») та конкурсів Міністерства освіти і науки України, включно з проєктами за державним замовленням і двосторонніми міжнародними науковими програмами (Україна–Польща, Україна–Литва, Україна–Китай).
  • Співпраця з сектором безпеки та оборони: Анатолій Негрійко був запрошеним експертом Офісу змін Міністерства оборони України під час розроблення «Лазерної програми», орієнтованої на розвиток військових лазерних технологій та забезпечення технологічної переваги на полі бою. Науковці відділу Анатолій Негрійко, Людмила Держипольська та Андрій Держипольський спільно з колегами з Інституту фізики НАН України підготували аналітично-експертний документ «Про перспективи застосування лазерів для потреб оборони» на запит Офісу змін МО України.
  • Академічна та публічна експертиза: Людмила Держипольська представила на засіданні Президії НАН України наукову доповідь «Про перспективи використання лазерних технологій для підвищення обороноздатності України», що базується на розроблених у відділі методиках. Андрій Держипольський виступив експертом в ефірі телемарафону «Єдині новини», провівши технічний аналіз ізраїльської лазерної системи ППО «Iron Beam».
  • Технічний консалтинг та вимірювальна експертиза: наукові співробітники Ігор Мацнєв та Ярослав Шарлович на базі сучасного вимірювального обладнання відділу здійснюють комплексний метрологічний контроль параметрів випромінювання лазерних діодних модулів (вимірювання потужності, перевірка стабільності довжини хвилі, аналіз просторової якості пучка) та надають відповідні експертні висновки.

Список основних наукових праць співробітників відділу за період 2026-2022рр

2026

  1. M. Vasnetsov, D. Plutenko, V. Pas'ko, V. Denisenko, L. Derzhypolska. Destructured light: a role of an atmospheric inflection lens. Journal of the Optical Society of America A, 43, B82–B85 (2026). https://doi.org/10.1364/JOSAA.587732
  2. L.A. Derzhypolska, A.G. Derzhypolskyi, Y.P. Sharlovych, S.V. Khodakovskyi, A.M. Negriyko. Characterisation of the detection of surveillance optical systems using the laser-assisted cat-eye effect. Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics, 29(2), 211–218 (2026). https://doi.org/10.15407/spqeo29.02.211
  3. T. Bezrodna, A. Negriyko, M. Drozd, V. Bezrodnyi, I. Matsnev, O. Roshchin, L. Kosyanchuk, O. Antonenko. Investigations of aerosil-doped dye-polyurethane nanocomposites as functional materials for the laser optics. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 770(3), 416–425 (2026). https://doi.org/10.1080/15421406.2025.2605097
  4. Shapovalov V.O., Negriyko A.M., Nikitenko Y., Yakusha V.V., Potomkina Z., Gnizdylo O.M., & Miroshnichenko Y. Large profiled molybdenum single crystals produced by additive plasma-induction technology as a promising material for high-power laser optics components. ISSN 1562-6016. Problems of Atomic Science and Technology. №1(161) (2026)..  https://doi.org/10.46813/2026-161-040.

2025

  1. T. Bezrodna, A. Negriyko, V. Bezrodnyi, I. Matsnev, L. Kosyanchuk, O. Antonenko, V. Nesprava. Temperature-dependent operation of laser passive Q-switches based on the polyurethane matrix. Low Temperature Physics, 51(1), 119–122 (2025). https://doi.org/10.1063/10.0034655
  2. T.V. Bezrodna, A.M. Negriyko, V.I. Bezrodnyi, I.V. Matsnev, L.F. Kosyanchuk, O.I. Antonenko. Efficient passive laser Q-switches based on dye-doped polyurethane for high-energy neodymium lasers. Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics, 28(1), 083–092 (2025). https://doi.org/10.15407/spqeo28.01.083
  3. V.L. Andriichuk, L.A. Derzhypolska, I.V. Matsniev, O.O. Chumak. Analysis of beam wandering and influence of partial coherence on fourth-order moment of the light field in turbulent atmosphere. Optik, 321, 172156 (2025). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2024.172156
  4. O. Mykchaylova, A. Negriyko, N. Matvieieva, K. Lopatko, N. Poyedinok. Photoregulation of the biosynthetic activity of fungus Inonotus obliquus using colloidal solutions of biogenic metal nanoparticles and low-intensity laser radiation. Bioengineered, 16(1) (2025). https://doi.org/10.1080/21655979.2025.2458371

2024

  1. T. Bezrodna, L. Kosyanchuk, N. Babkina, N. Kozak, O. Antonenko, V. Bezrodnyi, A. Negriyko, O. Roshchin. Structuring and viscoelastic properties of polyurethanes, doped with aerosil nanoparticles and activated by xanthene dyes. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 768(7), 17–33 (2024). https://doi.org/10.1080/15421406.2024.2348174
  2. O. Mykchaylova, H. Dubova, A. Negriyko, M. Lomberg, V. Krasinko, A. Gregori, N. Poyedinok. Photoregulation of the biosynthetic activity of the edible medicinal mushroom Lentinula edodes in vitro. Photochemical & Photobiological Sciences, 23(3), 435–449 (2024). https://doi.org/10.1007/s43630-023-00529-8
  3. O.B. Mykhaylova, A.M. Negriyko, K.G. Lopatko et al. Photoregulation of the biosynthetic activity of Laricifomes officinalis using colloidal solutions of metal nanoparticles and laser irradiation. Biotechnologia Acta, 17(3), 66–77 (2024). https://doi.org/10.15407/biotech17.03.066
  4. O.B. Mykchaylova, A.M. Negriyko, O.Y. Bespalova et al. Influence of low-intensity light on the biosynthetic activity of the medicinal macromycete Laricifomes officinalis (Fomitopsidaceae, Polyporales) in vitro. Biotechnologia Acta, 17(1), 43–54 (2024). https://doi.org/10.15407/biotech17.01.043
  5. O.B. Mykchaylova, A.M. Negriyko et al. Effect of colloidal solutions of metal nanoparticles and laser irradiation on biological activity of the edible medicinal macrofungus Pleurotus eryngii (Pleurotaceae, Agaricales) in vitro. Biotechnologia Acta, 17(6), 15–27 (2024). https://doi.org/10.15407/biotech17.06.015

2023

  1. T. Bezrodna, L. Kosyanchuk, N. Babkina, O. Antonenko, V. Bezrodnyi, A. Negriyko. Irradiation effects and photostability of aerosil-filled polyurethane as a matrix for laser solid-state elements. Results in Optics, 12, 100451 (2023). https://doi.org/10.1016/j.rio.2023.100451
  2. H. Dubova, M. Lomberg, A. Negriyko et al. Influence of low-intensity light on the biosynthetic activity of the edible medicinal mushroom Hericium erinaceus (Bull.: Fr.) Pers. in vitro. Archives of Biological Sciences (2023).
  3. I. V. Matsniev, V. L. Andriichuk, O. O. Chumak, A. G. Derzhypolsky, L. A. Derzhypolska, V. M. Khodakovskiy, O. O. Perederiy & A. M. Negriyko. The Threshold of Laser-Induced Damage of Image Sensors in Open Atmosphere. Springer Proceedings in Physics, vol. 297, Springer, Cham (2023). https://doi.org/10.1007/978-3-031-42708-4_20

2022

  1. A.V. Kashchuk, O. Perederiy, C. Caldini, L. Gardini, F.S. Pavone, A.M. Negriyko, M. Capitanio. Particle localization using local gradients and its application to nanometer stabilization of a microscope. ACS Nano, 17(2), 1344–1354 (2022). https://doi.org/10.1021/acsnano.2c09787
  2. S. Bugaychuk, O. Gnatovskiy, P. Yezhov, A. Negriyko, V. Gnatovskyy, A. Sidorenko. An effective holographic amplifier exploiting consistent periodic structures. Applied Physics B, 128(4) (2022). https://doi.org/10.1007/s00340-022-07789-9
  3. G. Dovbeshko, V. Cherepanov, V. Boiko, A. Perederiy, M. Olenchuk, A. Negriyko, O. Posudievsky, V. Moiseyenko, V. Romanyuk. Raman modes and mapping of graphene nanoparticles on Si and photonic crystal substrates. Optical Materials: X, 15, 100163 (2022). https://doi.org/10.1016/j.omx.2022.100163
  4. L. Kosyanchuk, T. Bezrodna, O. Antonenko, V. Bezrodnyi, A. Negriyko, O. Brovko. Interaction peculiarities of the Rhodamine B dye with polyurethane diisocyanates of different chemical types. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 747(1), 120–130 (2022). https://doi.org/10.1080/15421406.2022.2066798
  5. T. Bezrodna, V. Bezrodnyi, A. Ishchenko, Yu. Slominskii, I. Sharanov. New polymethine dyes for liquid and polymer passive Q-switches of neodymium lasers. Optik, 267, 169725 (2022). https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2022.169725

  • Склад відділу