Российские физики надолго заперли свет в наноловушке - Поиск - новости науки и техники
Поиск - новости науки и техники

Российские физики надолго заперли свет в наноловушке

17.01.2020

Международной команде ученых, в числе которых исследователи Университета ИТМО,  удалось создать наноловушку для света. Она может удерживать его рекордно долгое время. Результаты исследования могут использоваться для создания компактных сенсоров, приборов ночного видения и оптических средств передачи информации. 

Международная команда ученых Нового физтеха Университета ИТМО, Центра нелинейной физики Австралийского Национального Университета и Университета Корё провела эксперимент, во время которого исследователи поймали электромагнитную волну в резонатор арсенида галлия размером несколько сотен нанометров и удерживали ее рекордно продолжительное время. До этого свет удавалось так долго удерживать только в резонаторах значительно больших размеров. Кроме этого, учеными было экспериментально показано, что на основе разработанной системы можно реализовать эффективный нанопреобразователь частоты света. 

Проблема управления свойствами электромагнитных волн на нанометровых масштабах является одной из важнейших в современной физике. Используя световые сигналы, мы можем передавать информацию на огромные расстояния, записывать и считывать данные и совершать другие операции, необходимые для обработки информации. Проблема в том, что для этого свет нужно локализовать в малой области пространства и удерживать его там длительное время, а делать это физики научились пока лишь для объектов, размер которых существенно превышает длину световой волны. Это ограничивает использование оптических сигналов в оптоэлектронике.

На основе «ловушки» для света было показано устройство для изменения частоты волны, а стало быть, и цвета луча. После прохождения через такое устройство инфракрасный луч стал красным, то есть попал в видимый диапазон. Изменение частоты электромагнитных колебаний, важное для оптической обработки данных – не единственное применение разработки. Также в перспективе ее можно использовать для создания различных датчиков и даже специального напыления для стекол, которое позволит видеть в темноте в цветном изображении.

“За счет способности разработанных резонаторов эффективно изменять длину волны света их можно использовать для создания приборов ночного видения. Ведь даже в темноте в воздухе существуют электромагнитные волны инфракрасного диапазона, которые человеческий глаз не видит. Если изменить длину этих волн, то можно будет видеть в темноте. Для этого можно нанести наши цилиндры на очки или на лобовое стекло автомобиля. Они не будут видны глазу, но позволят видеть в темноте много лучше, чем мы видим своим зрением”, — комментирует один из авторов научной публикации Кирилл Кошелев.

Помимо арсенида галлия для создания таких «ловушек» можно использовать и другие диэлектрики или полупроводники – к примеру кремний, один из самых распространенных материалов в современной микроэлектронике. А обнаруженную форму для удержания света, то есть соотношение диаметра цилиндра к его высоте, можно масштабировать и использовать для создания других по размеру ловушек. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

 

Преобразование (удвоение) частоты света с помощью нанорезонатора. Дизайнер Анастасия Шалаева.

Левое фото. Коммерческие подложки из арсенида галлия. Правое фото. Изображение изготовленного нанорезонатора со сканирующего электронного микроскопа. 

Главное фото: команда Австралийского Национального Университета в оптической лаборатории (слева направо): доктор Сергей Крук, профессор Юрий Кившарь и аспирант Елизавета Мелик-Гайказян. Источник всех фото: пресс-служба Университета ИТМО

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2