Российские ученые ускорили детекторы из нанотрубок в сто миллионов раз
Ученые НИТУ МИСИС совместно с коллегами представили сверхбыстрый интегрально-оптический детектор, который можно адаптировать под различные задачи — от телекоммуникаций и тепловизоров до медицинских биосенсоров, систем безопасности и астрономических приборов. Устройство обнаруживает слабые инфракрасные сигналы в интегрально-оптическом чипе в 100 миллионов раз быстрее аналогов и обновляет данные свыше миллиарда раз в секунду, благодаря чему оно — одно из самых быстрых в своем классе.
Фотонные интегральные схемы — микрочипы, в которых одной из важнейших задач является преобразование оптического излучения в электрические сигналы, таким образом, создание недорогих, быстрых и точных детекторов является приоритетным направлением. Для решения такой задачи исследователи НИТУ МИСИС в сотрудничестве с коллегами из НИУ ВШЭ, Сколтеха и МПГУ создали интегрально-оптический тепловой приемник излучения – болометр – на основе пленок из углеродных нанотрубок.
«Частотный диапазон работы болометра указывает на скорость отслеживания нагрева пленки, который вызван поглощением инфракрасного излучения. Новый детектор оперирует на частоте 1 ГГц, что превосходит аналогичные устройства на нанотрубках, продемонстрированные ранее, почти в 100 миллионов раз и может обеспечивать высокую скорость обработки данных в фотонной интегральной схеме нитрида кремния. Разработанная нами технология покрытия фотонных чипов нанотрубками позволяет решить одну из главных проблем интегрально-оптических схем – создавать недорогие и компактные детекторы на оптических волноводах», — поделился кандидат физико-математических наук Вадим Ковалюк, заведующий лабораторией фотонных газовых сенсоров НИТУ МИСИС.
Современные болометры обычно изготавливаются с применением сложных и многоэтапных технологий, таких как химическое осаждение из газовой фазы или с помощью выращивания кристаллов. Значительно упрощают производство пленки из одностенных углеродных нанотрубок: с помощью метода сухого переноса ими можно покрывать поверхности без использования жидкостей или дорогостоящих химикатов аккуратно и равномерно.
Пленки сцепляются практически с любыми материалами, включая гибкие и прозрачные подложки для смартфонов, переносных датчиков или приборов для анализа окружающей среды. Контролируя параметры роста углеродных нанотрубок, можно менять состав покрытия. Например, для усиления электрического согласования с приемной схемой или улучшения поглощения электромагнитных волн определенной длины.
«В нашем исследовании, мы отталкивались от хорошо известного уравнения теплового баланса, которое определяет работу болометров, и показывающее, что для одного и того же материала пленки болометра, отношение чувствительности и предельной скорости работы устройства, есть постоянная величина. Иными словами, повышая чувствительность детектора, неизбежно во столько же раз происходит падение его скорости детектирования.
Применение недорогих полупроводниковых усилителей, позволило нам компенсировать падение чувствительности, при этом существенно повысить быстродействие фотоприемника. Кроме того, метод сухого переноса углеродной пленки на оптические волноводы из нитрида кремния создал условия для высокоэффективного сопряжения, обеспечив практически полное поглощение света при компактном дизайне», — рассказал научный сотрудник лаборатории квантовых детекторов МПГУ Павел Ан.
Быстродействие нового болометра обеспечивается уникальными свойствами углеродных нанотрубок: высокой электро- и теплопроводностью одновременно с низкой теплоемкостью. Полученные результаты открывают многообещающую перспективу использования болометров на основе пленок углеродных нанотрубок для быстрой обработки данных, создания полностью оптических нейросетей и сопроцессоров на основе фотонных интегральных схем в микроэлектронике или телекоммуникациях. С подробными результатами исследования можно ознакомиться в научном журнале Applied Physics Letters (Q1).
Работа выполнена при поддержке грантов Российского научного фонда и Минобрнауки России.
Telegram 
Дзен 
VK Превратив почти 30 лет наблюдений за сверхмассивной черной дырой в видео, астрономы выяснили, что яркие участки в джете движутся совсем не так, как считалось раньше.
Современная космология до недавнего времени опиралась на так называемый космологический принцип, по которому у Вселенной нет какого-то выделенного направления. И наблюдатель в любой ее точке должен видеть однородную в этом смысле картину. Астроном из Северокавказской астрофизической обсерватории показал, что это не так даже для очень древней Вселенной.
«Яндекс» выложил в открытый доступ Alice AI Search Pretrain — свою компактную языковую модель, обученную с нуля. Она обладает обширными знаниями и способна быстро давать содержательные ответы даже при большом количестве запросов.
Особо чистый германий — полупроводниковый материал с минимальным содержанием примесей, который активно используют в ядерной физике, медицине и оборонной промышленности. Российские ученые предложили новую технологию, позволяющую получить монокристаллы германия особой чистоты.
Акционерное общество «Росатом — Возобновляемая энергия» построит в Амурской области завод по сборке элементов ветрогенераторов. Оборудование потребуется для будущих ветроэлектростанций на Дальнем Востоке. Сейчас крупные детали производят практически в другом конце страны. Собирать крупные узлы на месте будет дешевле, чем везти их.
91% родителей считают игры важными для развития ребенка, однако лишь единицы сами предлагают детям поиграть. Взрослые сильно тревожатся из-за увлечения детей смартфонами, хотя зачастую сами преувеличивают время, которое школьники проводят в сети. К таким выводам пришли ученые НовГУ, изучив, как гаджеты и занятость взрослых меняют досуг младшеклассников.
Нейросеть OpenAI добилась серьезного прорыва в математике, решив одну из семи «задач тысячелетия». Получат ли США, чьи нейросети опираются на гораздо более мощное «железо», чем у Китая, монополию на конвейер научных открытий? Даст ли это возможности сравнимые с их атомной монополией 80 лет назад?
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно