Метаповерхность из наночастиц открыла новые возможности в управлении светом
Ученые разработали особое зеркало из наночастиц (тримеров), которое может эффективно отражать свет (76-92%) в определенном диапазоне (около 1500 нанометров). Благодаря взаимодействию частиц возникают резонансные эффекты, что позволяет управлять светом на микроуровне. Такие метаповерхности могут заменить традиционные оптические элементы (линзы, зеркала) в миниатюрных устройствах, например, в чипах для фотоники или датчиках. Это упростит и удешевит производство компактной оптики.
Результаты опубликованы в журнале «Письма в журнал экспериментальной и теоретической физики». Оптические метаповерхности — это искусственные структуры, состоящие из наночастиц субволнового размера. Настраивая их размер и положение, можно манипулировать светом на микро и наноуровне, например, менять его фазу или поляризацию. Особый интерес представляют оптические метаповерхности, состоящие из кластеров наночастиц — олигомеров. В таких системах, варьируя химический состав, форму и взаимное расположение частиц, возможно получить новые оптические эффекты, например, генерацию и усиление кратных гармоник или круговой дихроизм.
Диэлектрические метаповерхности создают из оптически-прозрачных материалов с высоким показателем преломления. Наночастицы могут быть разнообразных форм: диски, призмы и сферы. Дополнительно их можно объединять в геометрические структуры, такие как димеры, тримеры и квадрумеры. Такой подход увеличивает число степеней свободы для настройки оптических свойств метаповерхностей. Диэлектрические метаповерхности используются при создании пространственных модуляторов света, компактных делителей оптического пучка, а также для проектирования плоских зеркал, линз, светоделителей с настраиваемыми спектральными свойствами. Особое внимание уделяется их применению в сенсорных устройствах.
Физики из Владимира, Долгопрудного и Дубая смоделировали метаповерхность, строительные блоки которой состоят из тримеров сферических наночастиц одного размера, но различных Ван-дер-Ваальсовых материалов WS2 и MoS2. Исследователи расположили две наночастицы WS2 и одну MoS2 в вершины равнобедренного треугольника. Расстояния между частицами варьировалось до получения резонансного усиления света в спектральном диапазоне 1500 нм.
«Особенностью нашего исследования заключалась в том, что за основу мы взяли наночастицы из Ван-дер-Ваальсовых материалов. Они обладают сильной оптической анизотропией и высоким показателем преломления в оптическом диапазоне. Таких материалов достаточно много, поэтому, собирая наночастицы из различных Ван-дер-Ваальсовых материалов в блоки, можно настраивать их оптический отклик в очень широком частотном диапазоне.
Вторая и, может быть, главная особенность, в использовании исключительно сферических наночастиц для наших задач. Именно такую форму получают в процессе лазерного переноса, который мы сейчас пытаемся реализовать экспериментально», — рассказал Прохоров Алексей, профессор ВлГУ, ведущий научный сотрудник МФТИ.
Анализ оптических свойств показал, что метаповерхность обладает высоким коэффициентом отражения (76–92 %) в широком спектральном диапазоне. Из-за взаимодействия друг с другом WS₂ и MoS₂ частицы в тримере приобретают бианизотропный отклик, величина которого немного отлична для разных частиц. Это отличие приводит к возбуждению двух различных квазизапертых мод на длинах волн 1474 и 1557 нм. Концентрация света вблизи наночастиц усиливает оптические эффекты, приводит к сильной модуляции коэффициента отражения света от метаслоя.
Все эти свойства делают данную метаповерхность идеальным материалом для плоской оптики: для проектирования плоских зеркал, линз, светоделителей с настраиваемыми оптическими характеристиками.
«Назначение таких метаповерхностей в основном связано с развитием интегральной оптики. Когда сложные оптические схемы, состоящие из одиночных элементов, могут быть интегрированы на чипе. А разрабатываемые нами метаустройства станут основой функциональных частей», — объяснил Губин Михаил, старший научный сотрудник ВлГУ.
«Для производства оптических метаповерхностей с разрешением в несколько нанометров обычно используется электронная литография. Точно такая же, как та, с помощью которой сделаны интегральные схемы компьютера и телефона, в который вы сейчас смотрите. Но это сложная, дорогая и подчас недоступная технология. Поэтому мы не только изучаем альтернативные материалы, но и развиваем альтернативные методы производства оптических наноструктур», — добавил Прохоров Алексей.
Telegram 
Дзен 
VK Планетологи обнаружили на поверхностях Титана и Плутона схожую полосу поглощения, которая не совпадает со спектрами известных льдов или органических соединений. Этот загадочный «провал» может указывать на то, что на двух очень разных ледяных мирах Солнечной системы существует общий, пока неизвестный науке класс химических веществ, поглощающий свет, который формируется под действием экстремального холода и космической радиации.
Исследователи из МИЭМ ВШЭ и ИПКОН РАН разработали новую математическую модель мониторинга, которая позволяет фиксировать источник опасных подземных вибраций в реальном времени. Технология поможет снизить риск повреждения зданий, дорог и другой инфраструктуры рядом с карьерами и шахтами.
На севере Австралии живет паук с весьма необычными охотничьими повадками. Он возводит «конструкцию», которая работает как древнее метательное оружие. Добыча взлетает над землей, а потом запутывается в паучьей сети. Такая тактика охоты, по-видимому, применяется лишь по отношению к конкретному виду муравьев.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
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