Недавние достижения в области исследования слоистых полупроводниковых материалов с экстремальной двумерностью (2D), последовавшие за обнаружением уникальных свойств графена, открыли новую эру в физике низкоразмерных систем. Данный проект направлен на создание и развитие фундаментальных представлений физики 2D систем в области оптических явлений, а также на обнаружение и описание оптических эффектов, потенциально имеющих приборное применение в нанофотонике и оптоэлектронике. Основным содержанием проекта является определение комплексными методами - теоретическими и экспериментальными - особенностей и характеристик зонной структуры, спиновых, долинных и экситонных состояний, интерфейсных связей в полупроводниковых 2D кристаллах с толщинами на уровне одиночных монослоев. Будут развиты как модельное описание, так и методы численного моделирования, позволяющие анализировать наблюдаемые явления и предсказывать новые. Для экспериментального исследования 2D структур будет создан оптический центр, оснащенный современным спектроскопическим оборудованием для измерений с пространственным, временным и поляризационным разрешением, а также для проведения магнитооптических и электрофизических исследований нанообъектов. Критически важная задача проекта заключается в создании полупроводниковых 2D кристаллов и гетероструктур методами, совместимыми с современной нанотехнологией. В первую очередь, это - молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ), позволяющая контролировать характеристики слоев на атомарном уровне. Класс 2D систем, подлежащих исследованию в проекте, включает как системы с ван-дер-ваальсовыми связями на основе А3-халькогенидов и А3-нитридов, так и монослойные гетероструктуры на основе А3-нитридов и других соединений с ковалентными/ионными связями. Будут предложены и исследованы принципиально новые 2D системы, такие как "монослойные пироэлектрические" и "изотопные" гетероструктуры, а также системы, содержащие одновременно 2D и нульмерные объекты, структуры типа "сердцевина/2D-оболочка" и 2D металл-полупроводниковые системы, поддерживающие плазменные возбуждения. В результате выполнения проекта будет уточнена зонная структура и определены условия перехода от прямозонного типа к непрямозонному и к инвертированным зонам в различных эпитаксиальных 2D кристаллах и гетероструктурах. Будут установлены ключевые экситонные параметры исследуемых 2D систем и осуществлено развитие концепции спин-контрастной и долин-контрастной оптики. Будет проанализировано взаимодействие между объектами различной размерности и резонансами различной природы, а также изучены свойства предложенных новых типов 2D систем. Выполнение проекта в целом позволит сделать шаг вперед в реализации полупроводниковых приборов на основе 2D систем, таких как наноизлучатели, биодетекторы, поляризаторы и оптические модуляторы. Cоздаваемая для выполнения проекта Лаборатория оптики 2D систем (L2D) будет научным центром мирового значения в этой быстро развивающейся области. В России L2D будет первой лабораторией, проводящей систематические исследования неуглеродных эпитаксиальных 2D систем монослойных и субмонослойных толщин.