Российские физики обнаружили эффект сверхпоглощения света у небольших объектов
Ученые Университета ИТМО и МФТИ доказали, что маленькие объекты так же, как и большие, способны полностью поглощать свет. Результаты исследования помогут в создании новых компактных технологий для беспроводной передачи энергии и информации.
Статья опубликована в журнале Laser & Photonics Reviews. Свет может по-разному взаимодействовать с веществом: отражаться от него, рассеиваться им или поглощаться. Чаще всего, эти процессы происходят одновременно. В большинстве случаев это не проблема. Однако существуют задачи, где от материала требуется только максимальное поглощение. Например, для работы солнечных электростанций, где буквально каждый фотон, который отражается от поверхности солнечной батареи, может приводить к снижению ее КПД.
«Световая волна состоит из частиц света, фотонов. Каждый раз, падая на «темный» или непрозрачный материал, такой как уголь, краситель или асфальтовая поверхность дороги, она теряет лишь некоторую долю своей энергии. Только часть фотонов переходит в тепловую энергию, в то время как оставшаяся часть без проблем отражается, рассеивается или «насквозь» проходит через поглощающее вещество», — объясняет старший научный сотрудник МФТИ Денис Баранов.
Ученые по всему миру пытаются снизить число потерянных фотонов до минимума, а в идеале и до нуля. Ранее исследователям уже удалось достигнуть эффекта полного поглощения на очень больших объектах, размер которых во много раз превосходит размер пучка света. Однако для маленьких тел эта задача до сих пор оставалась нерешенной. Ученым из ИТМО и МФТИ впервые удалось рассчитать характеристики небольших объектов, которые могут полностью поглощать падающий на них свет.
«В ходе расчетов у нас получилось свести сложную аналитическую задачу к более простому уравнению — уравнению Фредгольма второго рода. Решив его, мы нашли идеальное соотношение параметров частиц и света для полного поглощения на наноуровне. Важно, что это соотношение работает и на микроуровне или объектах размером с аккумулятор телефона или ноутбука», — рассказывает аспирант Университета ИТМО Алексей Проскурин.
«Поглощение электромагнитной энергии лежит в основе многих современных устройств. Уменьшение размера поглотителей позволит сделать конечное устройство значительно меньше. Мы надеемся, что полученные результаты помогут в создании компактных микроволновых и оптических антенн, а также эффективных устройств беспроводной передачи энергии», — заключил доцент Университета ИТМО Андрей Богданов.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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