Загадочные метаповерхности: как изменение положения частиц позволяет создавать более эффективные лазеры и чувствительные сенсоры
Ученые ИТМО разработали новый подход к созданию метаматериалов, позволяющий усилить взаимодействие света с веществом. Исследование проведено совместно с учеными из Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе РАН. Результаты исследования опубликованы в журнале Nano Letters.
Метаматериалы — искусственные материалы, созданные с определенной структурой, поведение света в которых является определенным и контролируемым. Однако, чтобы создать метаматериалы с требуемыми свойствами, требуется точная и сложная настройка каждой частицы в структуре. Именно поэтому исследователи предлагают использовать совершенно новый подход.
Вместо изменения положения всех частиц в структуре, ученые предлагают изменять положение только некоторых из них, поворачивая их под большим углом. Это не требует такой высокой точности и позволяет использовать более доступное оборудование, что открывает новые возможности для промышленного применения данной технологии.
— Михаил Рыбин, один из авторов исследования.
Исследователи выявили, что при таком подходе достигается такая же эффективность связи света и вещества, как и при изменении положения всех частиц. Такая методология представляет большой потенциал для создания более чувствительных сенсоров и снижения требований к среде излучения лазеров. Уменьшение потребления энергии и уменьшение размеров лазеров также станут возможными благодаря использованию данной технологии. Это открывает новые возможности для разработки компактных источников света.
Исследователи планируют продолжать исследования и применить полученные результаты для разработки компактных и эффективных устройств нелинейной оптики, которые используются, например, в оптоволоконной связи для передачи большего объема информации.
Метаматериалы — искусственные материалы, созданные с определенной структурой, поведение света в которых является определенным и контролируемым. Однако, чтобы создать метаматериалы с требуемыми свойствами, требуется точная и сложная настройка каждой частицы в структуре. Именно поэтому исследователи предлагают использовать совершенно новый подход.
Вместо изменения положения всех частиц в структуре, ученые предлагают изменять положение только некоторых из них, поворачивая их под большим углом. Это не требует такой высокой точности и позволяет использовать более доступное оборудование, что открывает новые возможности для промышленного применения данной технологии.
Наша работа открывает дверь для создания более передовой оптической технологии, которая может быть использована в различных областях, от сенсорики до световой передачи. Мы планируем продолжать исследование и хотим применить наш подход для света циркулярной поляризации — когда направление электромагнитного поля двигается по спирали, а не по прямой. Такой свет хорошо взаимодействует с закрученными в спираль молекулами. Молекулы могут быть закручены в разных направлениях — и в зависимости от этого могут быть как ядом, так и лекарством для человека, поэтому важно уметь их различать. Если мы создадим структуры, которые поддерживают электромагнитный свет, закрученный только в одну сторону, то научимся различать эти молекулы — в частности, это пригодится в сенсорике
— Михаил Рыбин, один из авторов исследования.
Исследователи выявили, что при таком подходе достигается такая же эффективность связи света и вещества, как и при изменении положения всех частиц. Такая методология представляет большой потенциал для создания более чувствительных сенсоров и снижения требований к среде излучения лазеров. Уменьшение потребления энергии и уменьшение размеров лазеров также станут возможными благодаря использованию данной технологии. Это открывает новые возможности для разработки компактных источников света.
Исследователи планируют продолжать исследования и применить полученные результаты для разработки компактных и эффективных устройств нелинейной оптики, которые используются, например, в оптоволоконной связи для передачи большего объема информации.
- Евгения Бусина
- ИТМО
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....