Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Под контролем тепла: наноструктурированная поверхность позволила менять поляризацию света по команде
Международный коллектив ученых из Российского квантового центра, МФТИ, МГУ имени М.В. Ломоносова и Университета электронных наук и технологий Китая создал уникальную наноструктурированную поверхность, которая позволяет динамически управлять одним из фундаментальных свойств света — его поляризацией — с помощью обычного нагрева. Исследователи продемонстрировали, что можно не только изменять величину вращения плоскости поляризации света, но и его направление. Это открывает путь к созданию перестраиваемых оптических компонентов, сверхбыстрых модуляторов света и высокочувствительных сенсоров нового поколения.
Эффект Фарадея, открытый почти два века назад, описывает вращение плоскости поляризации линейно поляризованного света при его прохождении через материал, намагниченный вдоль направления распространения света под действием внешнего магнитного поля. Это явление лежит в основе важнейших оптических устройств, таких как оптические изоляторы, заставляющие свет двигаться только в одном направлении, подобно диоду в электронике. Однако в большинстве материалов магнитооптические свойства — константа, «зашитая» в их структуру при изготовлении. Создать материал, чьими магнитооптическими характеристиками можно было бы управлять «на лету», — одна из ключевых задач современной фотоники, решение которой позволит перейти от статичных оптических элементов к полностью реконфигурируемым системам.
Чтобы решить эту задачу, команда ученых обратилась к концепции метаповерхностей — искусственных структур, чьи оптические свойства определяются не столько химическим составом, сколько геометрией наноструктур на их поверхности. Исследователи создали своего рода наноразмерный «бутерброд»: на тонкую пленку из магнитного материала (феррит-граната, легированного диспрозием и церием) они нанесли упорядоченный массив крошечных цилиндров из кремния. Диаметр каждого цилиндра составляет всего 280 нанометров. Работа опубликована в журнале Physical Review Applied.
Эти кремниевые наноцилиндры работают как резонаторы, захватывая свет и многократно усиливая его взаимодействие с магнитной пленкой. Благодаря этому даже слабые собственные магнитооптические эффекты пленки многократно возрастают на определенных резонансных длинах волн.
Ключевое открытие ученые сделали, начав нагревать созданный образец. Оказалось, что даже небольшое изменение температуры кардинально меняет поведение метаповерхности. В ходе эксперимента, нагревая структуру от комнатной температуры (294 К, или 21°C) до 488 К (215°C), физики наблюдали поразительный эффект. На длине волны света 945 нанометров при комнатной температуре поляризация поворачивалась в одну сторону (условно, «влево» на -0.3 градуса). Однако по мере нагрева угол поворота сначала уменьшался до нуля, а затем начинал расти в противоположном направлении, достигая положительного значения (+0.1 градуса) при максимальной температуре. Таким образом, ученые впервые продемонстрировали возможность полного обращения знака эффекта Фарадея с помощью внешнего управления.
Полина Зорина, аспирантка МФТИ, научный сотрудник Российского квантового центра, прокомментировала: «Обычно, когда мы создаем метаповерхность, ее свойства, включая магнитооптический отклик, заданы раз и навсегда геометрией наноструктур. Нам удалось «оживить» метаповерхность, сделав ее управляемой. Нагрев немного меняет оптические свойства кремния и граната, но из-за резонансной природы нашей структуры даже эти малые изменения приводят к гигантскому сдвигу в магнитооптическом отклике. Самое поразительное — мы смогли не просто «приглушить» или «усилить» эффект, а полностью инвертировать его знак, что ранее было невозможно сделать в динамическом режиме. Это открытие — не просто красивая физика, оно имеет огромное прикладное значение. Мы продемонстрировали, что можно управлять светом с помощью другого луча света, который просто нагревает нужный участок. Это основа для полностью оптических переключателей и модуляторов. Кроме того, такая чрезвычайная чувствительность к температуре делает нашу метаповерхность идеальной платформой для создания миниатюрных, сверхточных сенсоров, способных улавливать тысячные доли градуса».
Новизна работы заключается не только в самом факте управления, но и в способе его реализации. Поскольку нагрев можно осуществлять с помощью сфокусированного лазерного луча, появляется возможность локально изменять свойства метаповерхности в областях размером в единицы микрометров.
Сфокусированный лазерный луч позволяет создавать на одном и том же чипе сложные пространственные «узоры» из областей с разным магнитооптическим откликом, которые можно перерисовывать в реальном времени.
Практические применения предложенной метаповерхности многообразны. Помимо создания полностью оптических транзисторов, где один «управляющий» лазер меняет поляризацию другого, «сигнального», возможен и эффект самомодуляции. Достаточно мощный лазерный импульс может сам нагреть материал при прохождении через него и, таким образом, изменить свою собственную поляризацию. Кроме того, разработанная структура — высокочувствительный сенсор. Ее резонансы чувствительны не только к температуре, но и к показателю преломления окружающей среды, что позволяет детектировать присутствие мельчайших концентраций различных веществ в газе или жидкости. В будущем подобные управляемые метаповерхности могут стать ключевыми элементами для систем оптической обработки информации, лидаров и биосенсорных чипов.
Telegram 
Дзен 
VK Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Группа исследователей опровергла классическую теорию о случайности вымирания видов на примере морских хищников. Анализ эволюции акул и скатов за последние 145 миллионов лет показал, что риск исчезновения вида напрямую зависит от времени его существования: «новички» погибают гораздо чаще, чем эволюционные долгожители. Кроме того, ученые установили, что знаменитый астероид, погубивший динозавров, нанес океану не такой сильный удар, как последующее изменение климата.
В России существуют тысячи рабочих мест с вредными и опасными условиями труда. На шахтах, металлургических заводах, в авиастроении люди годами находятся в условиях сильного шума, вибрации, запыленности и контакта с химикатами, что наносит серьезный ущерб здоровью. Однако существующие методы оценки рисков оказываются неэффективными для прогнозирования заболеваний, поскольку работают с усредненными показателями группы, а обязательные медосмотры определяют уже наступившую болезнь. Такая система лечит последствия, но не предотвращает причину. Ученые Пермского Политеха, управления Роспотребнадзора и ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения разработали программу, которая прогнозирует индивидуальные профессиональные риски здоровью для каждого конкретного работника с точностью 89%.
Среди самых интригующих открытий космического телескопа «Джеймс Уэбб» — компактные объекты, получившие название «маленькие красные точки». Их видели только в самых дальних уголках Вселенной. Большинство возникло в первый миллиард лет после Большого взрыва, и ученые предполагали, что такие источники представляют собой небольшие компактные галактики. Однако международная команда астрономов пришла к иному выводу. Они предположили, что на самом деле «маленькие красные точки» — черные дыры, окруженные массивной газовой оболочкой.
Экологическое состояние морей, омывающих развитые и развивающиеся страны, — давняя проблема, о которой говорят ученые. Авторы нового исследования выявили в Средиземном море пещеры с рекордным количеством мусора.
Исследователи доказали, что влияние больших сделок на рынок описывается квадратичной зависимостью. Основой для анализа стали данные Токийской биржи.
С 2010-х в «Роскосмосе» говорили: будущая РОС сможет пролетать над полюсом, что даст ей возможности для новых научных экспериментов. Но вскоре после того, как в ноябре 2025 года Россия временно лишилась возможности запускать людей в космос, эта позиция изменилась. В результате запускать космонавтов с космодромов нашей страны станет довольно сложно.
На скалистых берегах аргентинской Патагонии разворачивается настоящая драма. Магеллановы пингвины, долгое время чувствовавшие себя в безопасности на суше в своих многотысячных колониях, столкнулись с новым и беспощадным врагом. Их извечные морские страхи — касатки и морские леопарды — теперь блекнут перед угрозой, пришедшей из глубины материка. Виновник переполоха — грациозный и мощный хищник, недавно вернувшийся на эти земли после долгого изгнания.
Позавчера, 27 ноября 2025 года, при запуске космонавтов к МКС на стартовую площадку № 31 упала кабина обслуживания стартового комплекса. Это означает, что новые пуски оттуда до починки невозможны. К сожалению, в 2010-х годах, в рамках «оптимизации» расходов, резервную площадку (с которой летал Юрий Гагарин) упразднили. Поэтому случилось беспрецедентное: в XXI веке страна с пилотируемой космической программой осталась без средств запуска людей на орбиту. Пока ремонт не закончится, проблема сохранится. Чем это может грозить?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
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