Физики обнаружили резонансные свойства диэлектрической пластины в терагерцовом диапазоне частот
Ученые Института физики твердого тела РАН и Московского физико-технического института (МФТИ) открыли высокодобротные моды сверхрезонатора Фабри — Перо. Они исследовали прохождение терагерцового электромагнитного излучения через диэлектрическую пластину, покрытую с двух сторон металлическими параллельными решетками. Обнаруженное явление возникновения резонанса может оказаться полезным при создании детекторов и источников терагерцового излучения. Подобные технологии должны привести к увеличению скорости передачи данных через wi-fi, развитию новых методов диагностики в медицине, а также созданию более совершенных приборов в радиоастрономии.
Исследование опубликовано в журнале Applied Physics Letters. Физики исследуют подобные резонаторные структуры из-за их удивительного свойства: сохранять энергию электромагнитного излучения в малых объемах пространства. При прохождении электромагнитного излучения через диэлектрический слой в нем могут возникнуть резонансные колебания, которые, в свою очередь, значительно усиливают излучение. Частоты таких колебаний зависят от диэлектрической проницаемости материала и его толщины, а сами колебания называются модами Фабри — Перо.
Однако добротность (то есть отношение энергии, запасенной в резонаторе, к потерям за период) этих колебаний крайне мала из-за радиационных потерь энергии на излучение в окружающее пространство. Коллективом авторов было обнаружено возникновение высокодобротного супер-резонанса этих мод при распространении электромагнитного терагерцового излучения (то есть излучения с частотой 1012 Гц) в диэлектрической пластине с металлическими параллельными решетками.
Рассмотрим физику процесса, приводящего к увеличению добротности резонатора. В общем случае при падении электромагнитной волны на исследуемую структуру на металлических решетках возбуждаются две моды стоячей волны, каждая из которых испытывает сильное радиационное затухание. Однако при электромагнитных волнах с близкими к частотам Фабри — Перо частотами заряды на решетках колеблются с одинаковой амплитудой и в противоположной фазе, что приводит к деструктивной интерференции волн от решеток вне подложки. Таким образом, происходит пространственное ограничение электромагнитной волны, приводящее к снижению внешних энергетических радиационных потерь и увеличению добротности.
Получившаяся экспериментально максимальная добротность Q составила 880 для частоты излучения в 0,1 ТГц, что является значительным увеличением по сравнению с диэлектрической пластиной без металлических решеток, так как для нее добротность Q составила всего лишь 4,5. Большая добротность в терагерцовом диапазоне делает подобные конструкции особенно многообещающими для создания биосенсоров, ведь именно в терагерцовом диапазоне находится спектральный отклик большого количества химических веществ.
Сама структура представляет из себя кремниевую пластинку с металлическими решетками из слоев Cr и Au, изготовленными литографически с обеих сторон. Такая конструкция проста в создании и использовании. Кроме того, она дает возможность изменением размера и материала резонатора варьировать спектр поглощения пластины. Перечисленные достоинства позволяют считать описанную структуру особенно ценным элементом при создании будущих приборов оптоэлектроники.
Стоит отметить, что явление супер-резонанса делает возможным и заслуживающим внимания использование подобных структур во многих областях науки и техники, таких как нанофотоника, терагерцовая электроника, а также усиление поглощения в различных спектральных диапазонах. В связи с постоянным и ежегодным ростом рынка фотоники развитие подобных технологий является востребованной и актуальной задачей в современном мире.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Ученые обнаружили, что дубы выработали эффективную стратегию, позволяющую им защищаться от пожирающих молодую листву гусениц — если предыдущий весной деревья сильно пострадали от их нашествия, то на следующий год почки распустятся на три дня позже. Трехдневной задержки достаточно, чтобы резко снизить выживаемость гусениц.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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