• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
25 июля
СФУ
268

Изучен оптический эффект, который поможет создать новые сенсоры

4.6

Ученые Сибирского федерального университета в составе международного научного коллектива впервые экспериментально обнаружили хиральный таммовский плазмон-поляритон, локализованный на границе холестерического жидкого кристалла и метаповерхности. На основе обнаруженного эффекта можно сконструировать целый спектр новых устройств фотоники, в частности, био- и температурные сенсоры, позволяющие получать данные анализа в домашних условиях, а также лазерные радары и микролазеры с «закрученным» лучом.

Хиральные фотонные структуры на крыльях бабочки / ©Getty images

Классический таммовский плазмон-поляритон — это световая волна, «запертая» между тонкой металлической пленкой и многослойным отражателем. Такая волна становится хиральной, когда в качестве отражателя используется среда, не обладающая зеркальной симметрией. Например, холестерический жидкий кристалл, состоящий из ориентированных продолговатых молекул, направление которых «закручивается» в пространстве подобно винтовой спирали, похожей на спираль ДНК.

Металлическое зеркало в этом случае малопригодно, потому что при отражении от него волна меняет направление поляризации. Например, падающий свет правой круговой поляризации отражается уже с левой круговой поляризацией. По этой причине световая волна не «запирается», а постоянно «просачивается» сквозь жидкий кристалл. Эту проблему можно решить, заменив металлическую пленку на метаповерхность – искусственно созданный массив метаатомов – субволновых элементов, размеры которых меньше длины волны света.

Сибирские исследователи показали, что длину волны хирального таммовского плазмон-поляритона можно перестраивать за счет изменения температуры окружающей среды. По мнению ученых, этот эффект может лечь в основу современных сенсоров для проведения медицинских анализов. Статья опубликована в авторитетном журнале Materials.

«Нами была изготовлена метаповехность, состоящая из золотых нанокирпичей 190 на 70 на 70 нанометров, расположенных на 100-нанометровом слое диоксида кремния (SiO₂), нанесенного на отражающую золотую пластинку толщиной 200 нм. При этом нанокирпичи развернуты на 45 градусов относительно ориентации жидкого кристалла.

Соединение такой метаповерхности с холестерическим жидким кристаллом позволило «запереть» свет с правой круговой поляризацией, в то время как лево-поляризованный свет смог беспрепятственно «утекать» через структуру», — объяснил доцент кафедры электротехнологии и электротехники, научный сотрудник лаборатории нанотехнологий, спектроскопии и квантовой химии Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Рашид Бикбаев.

Исследователи также продемонстрировали, как можно изменить длину волны хирального таммовского плазмон-поляритона, регулируя температуру окружающей среды. Например, повышение температуры всего на три градуса (с 26о до 29о С) смещает длину волны локализованного состояния более чем на 100 нанометров.

«В природе хиральные фотонные структуры можно наблюдать на синеватых листьях папоротника и еловой хвое, в кожице некоторых ягод и блестящих на солнце покровах жуков и бабочек. В то же время, экспериментальная реализация искусственных аналогов таких структур — кропотливая и трудоемкая работа. Строится теоретическая модель, находятся подходящие материалы и технологии. В случае хиральных таммовских плазмон-поляритонов нами было испробовано несколько экспериментальных схем с различными типами анизотропных зеркал на основе нанокомпозитов, мультислоев, метаповерхностей.

И вот, после пяти лет поисков, эта красивая идея нашла свое воплощение», — рассказал руководитель научного коллектива с российской стороны, профессор кафедры теоретической физики и волновых явлений, заведующий лаборатории нанотехнологий, спектроскопии и квантовой химии Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ Иван Тимофеев. В состав научного коллектива также вошли ученые Института физики имени Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН и Национального университета Ян-Мин Чао-Тун (Тайвань).  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сибирский федеральный университет — высшее учебное заведение, расположенное в Красноярске. Первый в России федеральный университет. Крупный научно-исследовательский и образовательный центр в России. Крупнейший университет восточной части России.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
11 часов назад
Василий Парфенов

В конце июля многие СМИ опубликовали новости с заголовками вида «Земля стала вращаться быстрее — и ученые не знают почему». К концу первой недели августа тема добралась и до русскоязычного сегмента Сети. На поверку этот инфоповод пусть и без негативных последствий, но демонстрирует основные пороки современной (не только научно-популярной) журналистики. Рассказываем, как в действительности изменяется скорость вращения нашей планеты, насколько хорошо известны причины таких осцилляций, а также почему ученые никогда ничего не знают наверняка (и это нормально).

Вчера, 12:04
ПНИПУ

Первое назначение роботов было связано с повышением эффективности производственных систем — как инструмента сборки автомобилей и других комплексных агрегатов на заводах и фабриках. Сейчас же робототехнические комплексы стали активно использоваться во всех сферах человеческой деятельности, они перестали быть жестко привязанными к месту их установки. Но для возможности автономного функционирования роботам необходимы технические средства, алгоритмы и методы для распознавания окружающей среды и ориентации на местности, для установления соответствия между роботом и точкой в пространстве. Ученые Пермского Политеха нашли способ ранжирования программно-аппаратных сочетаний на основе методологии многокритериального оценивания.

10 августа
Мария Азарова

Команда австралийских исследователей нашла доказательство того, как формировались и развивались зарождающиеся континенты нашей планеты.

10 августа
Мария Азарова

Команда австралийских исследователей нашла доказательство того, как формировались и развивались зарождающиеся континенты нашей планеты.

10 августа
Анна Новиковская

Быть «кошатником» — вовсе не грех, но, согласно данным нового исследования, такие люди не всегда знают, что лучше для самих кошек. Напротив, хозяева, которые имеют небольшой опыт общения с домашними животными, могут оказаться внимательнее к потребностям питомца и максимизировать его удовольствие от общения с человеком.

10 августа
Василий Парфенов

Изначально выглядевшая многообещающе ракета-носитель Antares в последние годы стала довольно проблемной. Для ее создания требовалась кооперация США, Украины и России, которая в свете сложившейся геополитической обстановки практически невозможна. Решением проблемы станет переход с российских двигателей на созданные в Америке. И ключевую роль в нем сыграет частично украинская компания Firefly Aerospace.

2 августа
Александр Березин

Если западным странам удастся «лишить Кремль нефтяных доходов», то мир ждет геополитическое землетрясение. Только не обязательно в ту сторону, о которой вы сейчас подумали. На фоне того, что последует за «лишением», шок 1973 года может показаться детской игрой. Naked Science попробует оценить размах «потолочного катаклизма» заранее.

31 июля
Александр Березин

Саудовский принц одобрил строительство гигантского «лежачего небоскреба», который должен стать крупнейшим зданием в истории. Причем еще и самым экологичным в мире. Пресса и соцсети полны возмущенных оценок: «это антиутопия!», «проект сырой!» и тому подобным. Однако чисто технически это не так: «Зеркальную линию» на пять миллионов жителей вполне можно построить. И такое здание в самом деле будет энергоэффективным (и формально безуглеродным). Но у проекта есть другие слабые места, лежащие скорее в сфере науки, нежели техники. Naked Science попробовал разобраться в деталях.

27 июля
Алиса Гаджиева

Новое исследование показало, что появившаяся у человека способность переваривать молочный сахар никак не сказалась на распространенности потребления продуктов молочного животноводства.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: